7.5. Контрольные вопросы

1. При температуре 27^оС осмотическое давление раствора сахара в воде равно 1,05·1,0133·10⁵ Па. Определите осмотическое давление этого раствора при 0 ^оС. Рассчитайте навеску соли, которую необходимо взять, чтобы приготовить 100 см³ водного раствора хлорида кальция изотонического с этим раствором сахара при 0^оС.

2. Приведите основные параметры, которые характеризуют ионообменную мембрану, и объясните, для чего служат мембраны в процессах: осмос, диализ, электродиализ.

3. В чем сходство и принципиальное отличие между процессами электролиз и электродиализ?

4. В чем различие между гомогенными и гетерогенными катионо- и анионообменными мембранами?

5. Определите активность ионов натрия в катионообменной мембране, если активность ионов натрия в растворе равна 1 моль/л, а Е_деп=0,018 В.

8. Криоскопия

8.1. Цель работы

Определить при помощи термометра Бекмана депрессию водных растворов хлористого натрия, сахарозы и молочной сыворотки и на основе полученных данных рассчитать: степень диссоциации, осмотическое давление, молекулярную массу сахарозы, изотонический коэффициент NaCl.

8.2. Общие указания

1. Подготовьте краткую теорию к отчету в соответствии с планом:

 принципы методов криоскопии и эбуллиоскопии;

 вывод уравнения, представляющего закон Рауля, (t_з =K_кC_м).

 способы определения молекулярной массы и степени диссоциации но данным крио-, эбуллиоскопии.

2. Указания по технике работы с термометром Бекмана.

 Не настраивайте термометр без преподавателя! Настроенный термометр держите вертикально, опустив нижний шарик с ртутью в охлажденную жидкость!

 До начала эксперимента выполните предварительные оценки депрессии охлаждаемой жидкости по уравнению Рауля.

 Не допускайте переохлаждения жидкости более, чем на 0,5–1,0 °С. В противном случае произойдет вмерзание термометра в лед. Термометр в таком случае вынимают только после длительного растаивания льда.

8.3. Реактивы и оборудование

Криостат, термометр Бекмана, водные растворы сахарозы, натрия хлорида, молоко или молочная сыворотка, технический натрия хлорид, лед или снег.

Криостат включает: широкий полиэтиленовый (фарфоровый) стакан вместимостью около литра с замораживающей смесью и крышкой с двумя отверстиями, большую мешалку, пробирку для исследуемой жидкости, малую мешалку.

8.3. Методика эксперимента

1. Настройте термометр Бекмана в соответствии с инструкцией (см. приложение).

2. Приготовьте замораживающую смесь.

В широкий стакан примерно до 1/3 высоты налейте воду, прибавьте снег или лед до плохо перемешиваемой консистенции и затем насыпьте около 50 г технической поваренной соли (соли следует взять примерно в три раза меньше чем льда). Полученную смесь перемешайте. Общий объем замораживающей смеси должен быть таким, чтобы смесь не доходила до края сосуда на 2-3 см.

3. Подготовьте к работе криостат.

В пустую пластмассовую пробирку, которая входит в комплект криостата, вставьте термометр Бекмана и отметьте глубину погружения шарика термометра. После этого выньте термометр и заполните пробирку водой до уровня на 1-1,5 см выше глубины погружения шарика термометра. Ополосните малую мешалку и термометр дистиллированной водой и соберите криостат (см. рис.). Для этого термометр Бекмана с мешалкой вставьте в пробку, а пробку с термометром и мешалкой в пробирку с исследуемой жидкостью. Полученный таким образом измерительный блок криостата поместите в сосуд с замораживающей смесью. Прибор готов к работе!

4. Определите нулевую точку термометра.

Перемешивая исследуемую жидкость и замораживающую смесь, наблюдайте за процессом охлаждения. По мере охлаждения воды ртуть из U- образной трубки перетекает вниз. Мениск ртути доходит до градуированной части термометра и дальше падает медленно. В некоторый момент времени мениск останавливается, а затем начинает резко подниматься – это указывает на начало кристаллизации и выделение тепла. Дождитесь, чтобы уровень ртути достиг максимальной высоты. Именно в этот момент снимите показание по шкале термометра. Примите измеренное показание за нулевую точку термометра. Замените воду в пробирке и повторите измерение.

5. Измерьте температуры замерзания исследуемых растворов.

Выполните аналогичные предыдущим измерения с исследуемыми растворами жидкостей. Начало кристаллизации растворителя из раствора должно сопровождаться уменьшением скорости охлаждения вследствие выделения теплоты кристаллизации. При этом некоторое время наблюдается постоянная температура. Ее и следует считать температурой замерзания растворителя. Если кристаллизация начинается после некоторого переохлаждения раствора, то температура при этом быстро повышается, достигая истинной температуры замерзания. После этого она начинает падать вследствие увеличения концентрации раствора. Сильное переохлаждение недопустимо.

Температуру замерзания измеряют до получения воспроизводимых результатов, отличающихся между собой не более чем на 0,003 °.