实训3　凝固点降低法测定葡萄糖相对分子质量

【实训目的】

理解溶液凝固点降低法测定溶质相对分子质量的方法；熟悉刻度分值为0.1 ℃的温度计的使用。

【实训指导】

1）测定原理

溶剂中有溶质溶解时，溶剂的凝固点就要下降。难挥发性非电解质稀释溶液的凝固点下降值与溶质的质量摩尔浓度成正比，公式变形可得：

整理得：

式中，Kf为溶剂的摩尔凝固点降低常数（K·kg/mol）；mB为溶质B 的质量（g）；mA为溶剂A 的质量（g）；ΔTf 为凝固点降低值（K）；MB为溶质B 的摩尔质量（g/mol）。

2）采用过冷法测定纯溶剂和溶液的凝固点

纯溶剂的凝固点是它的液相与固相平衡共存时的温度。若将纯溶剂逐步冷却，使其凝固。在未凝固之前，溶剂的温度将随时间均匀下降。从结晶开始，由于凝固热的放出使体系的温度保持不变。直到所有的溶剂全部凝固，体系温度才再继续均匀下降。如图9.1曲线（a）所示，水平线段所对应的温度为纯溶剂的凝固点。但在实际测定中，常发生过冷现象，即在超过凝固点以下才开始析出晶体，一旦生成固体，温度就回升而出现水平线，如图9.1曲线（b）所示。溶液的凝固点是溶液与溶剂的固体平衡时的温度。若将溶液逐步冷却，其冷却曲线与纯溶剂不同，如图9.1曲线中的（c）和（d）所示。由于溶液的蒸气压低于纯溶剂的蒸气压，溶液中溶剂开始结晶的温度低于纯溶剂开始结晶的温度，当溶剂开始结晶后，剩余溶液的浓度逐渐增大。因此，剩余溶液与溶剂固相的平衡温度也逐渐下降，曲线中不会出现水平线段。曲线（c）是溶液的理想冷却曲线，曲线（d）是在实验中溶液出现过冷现象的冷却曲线。

图9.1　纯溶剂与溶液的冷却曲线

【实训内容】

1）准备仪器和试剂

（1）仪器。电子分析天平、精密温度计（100 ℃，0.1 ℃分刻度）、移液管（25 mL）、洗耳球、烧杯（500 mL）、大试管、玻璃棒、金属丝搅拌棒、放大镜、软木塞、铁架台、药匙等。

（2）试剂。葡萄糖（固体）、粗食盐（固体）、水、冰。

2）操作步骤

（1）仪器安装。如图9.2所示安装好仪器。

图9.2　凝固点测定装置图

用移液管量取25 mL 蒸馏水注入干燥的大试管中。

用电子分析天平准确称取1.3～1.4 g 葡萄糖（准确至0.001 g），放入盛有25 mL 蒸馏水的大试管中（注意：葡萄糖不要黏在试管壁上）。

待葡萄糖全部溶解后，用带有精密温度计和金属丝搅拌棒的软木塞将大试管塞好。

小心调节温度计高度，使水银球全部浸没在葡萄糖溶液中。

在大烧杯中加入1/2 体积的冰块和1/3 体积的水，再加入3～4 药勺粗食盐，使之成为水浴。调节烧杯和大试管的高度，使大试管内溶液的液面低于冰水浴液面。

（2）溶液凝固点的测定。上下移动金属丝搅拌棒，使葡萄糖膏液慢慢冷却，同时用放大镜观察温度计读数。待有固体结晶析出时，停止搅拌。记下温度回升后的最高温度Tf（精确到0.01 ℃）。取出大试管，待结冰的葡萄糖溶液完全融化后，再重复测定2 次。3 次测量值之差不能超过0.05 ℃。

（3）溶剂凝固点的测定。将大试管、精密温度计和金属丝搅拌棒洗干净。用移液管量取35 mL 蒸馏水注入大试管中，用上述方法测量溶剂水的凝固点，重复测量3 次。3 次测量值之差不能超过0.03 ℃。

（4）数据记录及计算，见表9.1。

表9.1　数据记录及计算

续表

【实训注意】

（1）电子分析天平称量葡萄糖时采用减重法。

（2）重复测定时，要等到结冰的葡萄糖溶液完全融化后再进行测定。

【实训思考】

（1）为什么不能将葡萄糖黏在试管上？

（2）凝固点降低法能用于测定尿素、血清蛋白的相对分子质量吗？ 为什么？

（3）溶液的渗透压是否可以通过测定溶液的凝固点下降值来确定？