प्रयोग: क्रायोस्कोपिक विधि द्वारा वाष्पशील नहीं और इलेक्ट्रोलाइट के आणविक भार का निर्धारण और इलेक्ट्रोलाइट के सक्रियता गुणांक का निर्धारण
उद्देश्य:
- क्रायोस्कोपिक विधि का उपयोग करके वाष्पशील नहीं या इलेक्ट्रोलाइट के आणविक भार का निर्धारण करना।
- इलेक्ट्रोलाइट के सक्रियता गुणांक का निर्धारण करना।
सिद्धांत:
क्रायोस्कोपी विधि जमावांक अवनमन के सिद्धांत पर आधारित है। जब एक वाष्पशील नहीं पदार्थ या इलेक्ट्रोलाइट को विलायक में घोला जाता है, तो विलायक का जमावांक कम हो जाता है। जमावांक अवनमन (ΔTf) विलयन की मोलालता (m) के समानुपाती होता है और इसे निम्न समीकरण द्वारा व्यक्त किया जाता है:
जहां:
- ΔTf = जमावांक अवनमन
- Kf = क्रायोस्कोपिक स्थिरांक (विलायक का जमावांक अवनमन स्थिरांक)
- m = विलयन की मोलालता
इलेक्ट्रोलाइट्स के लिए, वॉन ‘ट हॉफ गुणांक (i) को शामिल किया जाता है:
इलेक्ट्रोलाइट का सक्रियता गुणांक (γ) मापे गए जमावांक अवनमन और सैद्धांतिक गणनाओं का उपयोग करके निर्धारित किया जाता है।
आवश्यक सामग्री:
- बैकमैन थर्मामीटर।
- जमावांक उपकरण।
- मिक्सर।
- विलायक (जैसे पानी या बेंजीन)।
- वाष्पशील नहीं पदार्थ (जैसे यूरिया)।
- इलेक्ट्रोलाइट (जैसे NaCl)।
- वजनी तराजू।
- पाइपेट और ब्यूरेट।
प्रक्रिया:
भाग A: आणविक भार का निर्धारण
- शुद्ध विलायक का जमावांक मापना:
- एक स्वच्छ और सूखा जमावांक उपकरण लें।
- इसमें शुद्ध विलायक की ज्ञात मात्रा डालें।
- बैकमैन थर्मामीटर और मिक्सर लगाएं।
- विलायक को धीरे-धीरे ठंडा करें और जमावांक (Tf°) रिकॉर्ड करें।
- विलयन का जमावांक मापना:
- वाष्पशील नहीं पदार्थ या इलेक्ट्रोलाइट की ज्ञात मात्रा तौलें।
- इसे मापी गई विलायक की मात्रा में घोलें।
- तैयार विलयन को जमावांक उपकरण में रखें।
- विलयन का जमावांक (Tf) रिकॉर्ड करें।
- ΔTf की गणना:
- शुद्ध विलायक के जमावांक से विलयन के जमावांक को घटाएं:
- आणविक भार का निर्धारण:
- निम्न सूत्र का उपयोग करें: जहां:
- M = वाष्पशील नहीं पदार्थ का आणविक भार
- Kf = विलायक का क्रायोस्कोपिक स्थिरांक
- W = वाष्पशील नहीं पदार्थ का भार (ग्राम में)
- w = विलायक का भार (ग्राम में)
- निम्न सूत्र का उपयोग करें: जहां:
भाग B: सक्रियता गुणांक का निर्धारण
- जमावांक अवनमन समीकरण का उपयोग करें, जिसमें वॉन ‘ट हॉफ गुणांक शामिल है:
- प्रायोगिक डेटा का उपयोग करके वॉन ‘ट हॉफ गुणांक (i) की गणना करें।
- इलेक्ट्रोलाइट का सक्रियता गुणांक (γ) निम्न सूत्र का उपयोग करके निर्धारित करें:
पर्यवेक्षण तालिका:
भाग A:
विलायक | विलायक का भार (ग्राम में) | पदार्थ का भार (ग्राम में) | विलायक का जमावांक (Tf°) | विलयन का जमावांक (Tf) | ΔTf |
---|---|---|---|---|---|
पानी | 50 | 2.0 | 0.0 | -0.93 | 0.93 |
भाग B:
इलेक्ट्रोलाइट | विलायक का भार (ग्राम में) | पदार्थ का भार (ग्राम में) | ΔTf | i (प्रेक्षित) | i (सैद्धांतिक) | सक्रियता गुणांक (γ) |
NaCl | 50 | 2.0 | 1.86 | 1.8 | 2.0 | 0.9 |
परिणाम:
- वाष्पशील नहीं पदार्थ का आणविक भार = 60 g/mol (जैसे, यूरिया)।
- इलेक्ट्रोलाइट का सक्रियता गुणांक (γ) = 0.9 (जैसे, NaCl)।
सावधानियाँ:
- सटीक माप के लिए बैकमैन थर्मामीटर का उपयोग करें।
- सुनिश्चित करें कि विलायक शुद्ध और अशुद्धियों से मुक्त हो।
- जमावांक मापने के दौरान मिश्रण को लगातार हिलाते रहें।
- प्रयोग के दौरान विलयन का कोई हिस्सा न गिरने दें।
निष्कर्ष:
क्रायोस्कोपिक विधि का उपयोग करके वाष्पशील नहीं पदार्थ का आणविक भार और इलेक्ट्रोलाइट का सक्रियता गुणांक सफलतापूर्वक निर्धारित किया गया।
IN ENGLISH
Experiment: Determination of molecular weight of non-volatile and electrolyte and determination of activation coefficient of electrolyte by cryoscopic method.
Objective:
- Determining the molecular weight of non-volatile or electrolyte using cryoscopic method.
- To determine the activation coefficient of an electrolyte.
Principle:
Cryoscopy method is based on the principle of liquid freezing. When a non-volatile substance or electrolyte is dissolved in a solvent, the freezing point of the solvent decreases. The freezing point depression (ΔTf) is proportional to the molality (m) of the solution and is expressed by the following equation:
Where:
- ΔTf = freezing point depression
- Kf = cryoscopic constant (freezing depression constant of the solvent)
- m = molarity of solution
For electrolytes, the von ‘t Hoff coefficient (i) is included:
The activity coefficient (γ) of the electrolyte is determined using the measured freezing point depression and theoretical calculations.
Required Materials:
- Beckman Thermometer.
- Depositing equipment.
- Mixer.
- Solvent (such as water or benzene).
- Non-volatile substances (such as urea).
- Electrolyte (such as NaCl).
- Weighing scales.
- Pipette and burette.
Process:
Part A: Determination of Molecular Weight
- Measuring freezing point of pure solvent:
- Take a clean and dry freezing tool.
- Add known quantity of pure solvent into it.
- Install Beckman thermometer and mixer.
- Cool the solvent slowly and record the freezing point (Tf°).
- Measuring freezing point of solution:
- Weigh a known amount of non-volatile substance or electrolyte.
- Dissolve it in measured amount of solvent.
- Place the prepared solution in the freezing apparatus.
- Record the freezing point (Tf) of the solution.
- Calculation of ΔTf:
- Subtract the freezing point of the solution from the freezing point of the pure solvent:
- Determination of Molecular Weight:
- Use the following formula: where:
- M = molecular weight of non-volatile substance
- Kf = cryoscopic constant of solvent
- W = weight of non-volatile substance (in grams)
- w = weight of solvent (in grams)
- Use the following formula: where:
Part B: Determination of Activity Coefficient
- Use the condensation depression equation, which includes the von ‘t Hoff coefficient:
- Calculate the von ‘t Hoff coefficient (i) using experimental data.
- Determine the activity coefficient (γ) of the electrolyte using the following formula:
Observation Table:
Part A:
solvent | Weight of solvent (in grams) | Weight of substance (in grams) | Freezing point of solvent (Tf°) | Freezing point of solution (Tf) | ΔTf |
Water | 50 | 2.0 | 0.0 | -0.93 | 0.93 |
Part B:
Electrolyte | Weight of solvent (in grams) | Weight of substance (in grams) | ΔTf | i (observed) | i (theoretical) | Activity coefficient (γ) |
NaCl | 50 | 2.0 | 1.86 | 1.8 | 2.0 | 0.9 |
Results:
- Molecular weight of non-volatile substance = 60 g/mol (e.g., urea).
- Activity coefficient (γ) of the electrolyte = 0.9 (e.g., NaCl).
Precautions:
- Use a Beckman thermometer for accurate measurement.
- Make sure the solvent is pure and free from impurities.
- Keep stirring the mixture continuously while measuring the freezing point.
- Do not allow any part of the solution to spill during the experiment.
conclusion:
The molecular weight of the non-volatile substance and the activation coefficient of the electrolyte were successfully determined using the cryoscopic method.