Độ giảm điểm đóng băng là gì?
Độ giảm điểm đóng băng là một tính chất tập hợp (colligative): khi hòa tan chất tan vào dung môi, nhiệt độ đông đặc của dung môi đó sẽ hạ xuống. Càng nhiều tiểu phân hòa tan thì mức giảm càng lớn. Công cụ này áp dụng công thức chuẩn $$\Delta T_f = \text{i} \cdot \text{K}_f \cdot \text{m}$$ để xác định điểm đóng băng hạ xuống bao nhiêu độ, và tùy chọn tính ra nhiệt độ đông đặc mới của dung dịch.
Cách sử dụng máy tính
Nhập ba đại lượng: hệ số van 't Hoff (\(i\)), hằng số nghiệm lạnh (\(\text{K}_f\)) của dung môi và nồng độ molan (\(m\)) của dung dịch. Nếu muốn biết điểm đóng băng mới, bạn nhập thêm điểm đóng băng thường của dung môi nguyên chất. Bấm tính toán để xem \(\Delta T_f\) tính bằng °C và nhiệt độ đông đặc đã hạ xuống.
Giải thích công thức
\(\Delta T_f\) là độ thay đổi nhiệt độ đông đặc. Hệ số van 't Hoff i là số tiểu phân mà một đơn vị công thức tách ra: bằng 1 với chất không điện li như đường, ≈2 với NaCl, ≈3 với CaCl₂. Kf là đặc trưng của dung môi (nước = 1,86 °C·kg/mol). m là nồng độ molan, tức số mol chất tan trên mỗi kilôgam dung môi. Nhân ba giá trị này lại ta được mức giảm nhiệt độ. Điểm đóng băng mới bằng điểm đóng băng của dung môi nguyên chất trừ đi \(\Delta T_f\):
$$T_f = \text{T}_{f,0} - \text{i} \cdot \text{K}_f \cdot \text{m}$$
Ví dụ minh họa
Hòa tan 1 mol NaCl vào 1 kilôgam nước. NaCl phân li thành Na⁺ và Cl⁻ nên \(i \approx 2\). Với \(\text{K}_f = 1{,}86\) và \(m = 1\): $$\Delta T_f = 2 \times 1{,}86 \times 1 = 3{,}72\ \text{°C}.$$ Xuất phát từ điểm đóng băng của nước là 0 °C, dung dịch sẽ đông đặc ở \(0 - 3{,}72 = -3{,}72\ \text{°C}\).
Câu hỏi thường gặp
Hệ số van 't Hoff là gì? Đó là số tiểu phân hòa tan thực tế trên mỗi đơn vị công thức. Dùng giá trị 1 cho chất tan phân tử và bằng số ion phân li đối với hợp chất ion.
Kf của nước bằng bao nhiêu? Hằng số nghiệm lạnh của nước là 1,86 °C·kg/mol. Benzen là 5,12 còn long não (camphor) khoảng 40.
Vì sao dùng nồng độ molan thay vì nồng độ mol? Nồng độ molan tính theo khối lượng dung môi, vốn không thay đổi theo nhiệt độ, nên rất phù hợp cho các phép tính tính chất tập hợp.