15 – Stanovení molární hmotnosti látky pomocí poklesu teploty tání

Úvod

Přítomnost rozpuštěné látky způsobuje snížení teploty tání roztoku oproti teplotě tání čistého rozpouštědla. Rozdíl mezi teplotami tání je úměrný množství molekul rozpuštěné látky. Tento jev označujeme jako kryoskopický efekt a patří mezi tzv. koligativní vlastnosti roztoků, tedy vlastnosti závislé pouze na koncentraci látky v roztoku – nikoli na látce samotné. Vztah mezi snížením teploty tání a množstvím částic rozpuštěné látky lze popsat rovnicí:

kde ΔT je snížení teploty tání, K_f je kryoskopická konstanta rozpouštědla (pro kyselinu laurovou má hodnotu 3.9 °C·kg/mol) a m je hmotnostní koncentrace roztoku (molalita, udávaná v molech látky na kilogram rozpouštědla).

V tomto experimentu nejdříve změříte teplotu tání (resp. tuhnutí) čisté kyseliny laurové, kterou použijete jako rozpouštědlo. Kyselina laurová, systematickým názvem dodekanová kyselina, má vzorec CH₃(CH₂)₁₀COOH.

Poté ve známém množtví kyseliny laurové rozpustíte známé množství kyseliny benzoové C₆H₅COOH, změříte teplotu tání (resp. teplotu tuhnutí) výsledného roztoku a určíte pokles teploty tání oproti hodnotě pro čistou kyselinu laurovou. Ze znalosti množství rozpuštěné kyseliny benzoové pak můžete pomocí výše uvedené rovnice vypočítat molární hmotnost kyseliny benzoové v gramech na mol.

Úkoly

• Určete teplotu tání kyseliny laurové.
• Určete teplotu tání připraveného roztoku kyseliny benzoové v kyselině laurové.
• Analyzujte oba získané grafy teplotních změn.
• Na základě naměřených výsledků vypočtěte molární hmotnost kyseliny benzoové.
• Vypočtenou hodnotu molární hmotnosti kyseliny benzoové porovnejte s hodnotou udávanou v tabulkách.

Použité senzory

• Teplomě Vernier TMP-BTA nebo Vernier Go!Temp

Anglický podrobný návod

• https://www.vernier.com/experiments/CWV/15/?o=freezing_pt_depression.pdf