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输入计算

数学公式

Show calculation steps (1)
  1. New Freezing Point

    New Freezing Point: 凝固点降低计算器

    Subtracts the depression from the pure solvent freezing point

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结果

凝固点降低值(ΔTf)
1.86
比纯溶剂低 °C
新的凝固点 -1.86 °C

什么是凝固点降低?

凝固点降低是一种依数性(colligative property):把溶质溶解到溶剂中,会使该溶剂凝固的温度下降。溶液中溶解的粒子越多,降幅就越大。本计算器采用标准公式 \(\Delta T_f = \text{i} \cdot \text{K}_f \cdot \text{m}\),帮你算出凝固点究竟下降了多少度,并可选地给出溶液最终的凝固温度。

比较纯溶剂与含溶解颗粒溶液凝固情况的示意图
溶解的颗粒会干扰溶剂分子的有序排列,从而降低凝固点。

如何使用本计算器

请输入三个量:范特霍夫因子(i)、溶剂的冰点常数(Kf)以及溶液的质量摩尔浓度(m)。如果还想知道新的凝固点,可再填入纯溶剂的正常凝固点。点击「计算」即可看到以 °C 表示的 \(\Delta T_f\) 以及降低后的凝固点。

公式详解

\(\Delta T_f\) 表示凝固温度的变化量。范特霍夫因子 i 是一个化学式单元解离出的粒子数:像蔗糖这类非电解质取 1,NaCl 约为 2,CaCl₂ 约为 3。Kf 是溶剂自身的性质(水 = 1.86 °C·kg/mol)。m 是质量摩尔浓度,即每千克溶剂中所含溶质的摩尔数。三者相乘即得温度降幅:

$$\Delta T_f = \text{i} \cdot \text{K}_f \cdot \text{m}$$

新的凝固点等于纯溶剂凝固点减去 \(\Delta T_f\):

$$T_f = \text{T}_{f,0} - \text{i} \cdot \text{K}_f \cdot \text{m}$$

显示溶液凝固点向下移动的相图式曲线
溶液的凝固点(Tf)比纯溶剂低 \(\Delta T_f\)。

计算实例

在每千克水中溶解 1 mol NaCl。NaCl 会解离成 Na⁺ 和 Cl⁻,所以 i ≈ 2。代入 Kf = 1.86、m = 1:$$\Delta T_f = 2 \times 1.86 \times 1 = 3.72\ \text{°C}$$水的凝固点为 0 °C,因此该溶液在 \(0 - 3.72 = -3.72\ \text{°C}\) 时才结冰。

常见问题

范特霍夫因子是什么?它表示每个化学式单元在溶液中实际解离出的有效粒子数。分子型溶质取 1,离子化合物则取其解离出的离子总数。

水的 Kf 是多少?水的冰点常数为 1.86 °C·kg/mol。苯为 5.12,樟脑约为 40。

为什么用质量摩尔浓度而不用体积摩尔浓度?质量摩尔浓度以溶剂的质量为基准,而质量不会随温度变化,因此特别适合用于依数性的计算。

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