Kryometrie
Molalität - Molarität
Mit diesen Begriffen werden die Molkonzentrationen aller in einer Lösung wirksamen Moleküle bezeichnet. Molarität ist die Molkonzentration bezogen auf das Volumen des Lösungsmittels. Molalität dagegen ist auf die Masse des Lösungsmittels bezogen. Mit Löser - Kryometern werden Molalitäten gemessen.Molaler Druck
In der Praxis ist Molalität ein Maß für die Gesamtzahl aller gelösten Teilchen in einer Lösung. Die Molalität m einer gegebenen Lösung definiert sich so: m = (1000 x u x Nmol) / (N0 x M0) mit u = 1 bei einer undissozierten Lösung; ansonsten entspricht u der Gesamtanzahl der Ionen, die in einem Molekül der Lösung vorhanden sind oder sich gebildet haben. Nmol = Molzahl der undissoziierten Substanz. N0 = Molzahl des Lösungsmittels, M0 = Molekulargewicht des Lösungsmittels.Die Einheit für die Molalität ist das mol, im allgemeinen gebräuchlich ist das Millimol (mmol). Wenn nicht anders beschrieben, wird die Molalität durch die Gefrierpunktserniedrigung bestimmt. Zwischen dieser und der Molalität von benzolischen Lösungen bestehen die nebenstehenden Beziehungen:
Meßprinzip
Es wird der Gefrierpunkt von benzolhaltigen Lösungen gemessen. Die Gefrierpunktserniedrigung im Vergleich zum reinen Benzol stellt ein direktes Maß für die molale Konzentration dar. Reines Benzol gefriert bei +5,5°C, eine benzolhaltige Lösung mit einer Molalität von 1 mol / kg Benzol bei +0,38°C. 1 Mol Substanz in einem kg Benzol gelöst, ergibt nur dann eine Lösung mit der molalen Konzentration von 1 mol / kg Benzol, wenn es eine ideale Lösung ist und wenn die Substanz nicht dissoziiert.Wirkungsweise und Beschreibung
Bei Löser-Kryometern wird die Wärme über Kühlflächen an die Luft abgegeben, ein Wasseranschluß ist nicht erforderlich. Somit ist für den Betrieb lediglich eine Steckdose nötig. Die Temperatur der kalten Seite wird elektronisch konstant gehalten.
Während der Messung wird die Temperatur in der Probe von einem Thermistor (ein temperaturabhängiger Widerstand) gemessen. Dieser ist Bestandteil des Meßkopfes, an den das Meßgefäß gesteckt wird. Der Meßkopf ist an einer Führung befestigt, wo er vor unbeabsichtigter Beschädigung geschützt ist.
Bei einer definierten Unterkühlung wird der Gefriervorgang ausgelöst, indem eine Nadel mit Eiskristallen in die Probe eingetaucht wird. Es stellt sich nun der Gefrierpunkt der Lösung ein. Die Methode des Auslösens ist entscheidend für die Reproduzierbarkeit der Messungen. Das kurzzeitige Eintauchen einer Nadel mit Eiskristallen ergibt genauere Meßergebnisse, als das Rühren mit einem ständig in die Probe eintauchenden Draht.
Wegen des linearen Zusammenhanges zwischen Molalität und Gefrierpunkt ist die Messung der Gefriertemperatur auch eine Messung der Molalität. Daher werden mmol / kg Benzol direkt angezeigt.
Bestimmung des Molekulargewichts unbekannter Proben
Von der zu bestimmenden Probe (z.B. Öl) muß eine definierte Einwaage in einer bestimmten Benzolmenge gelöst werden. Das Benzol muß dasselbe sein, wie das, welches für die Kalibrierungen verwendet wurde. Von dieser Probenlösung werden 150 µl in ein Meßgefäß pipettiert und damit eine Messung durchgeführt. Das zu erwartende Ergebnis soll im Bereich von 100 ... 400 mmol / kg Benzol liegen. Wenn nicht, ist es empfehlenswert, die Proben-Lösung mit entsprechend veränderter Konzentration erneut anzusetzen und zu messen. Das Molgewicht der unbekannten Probe errechnet sich nach nebenstehender Beziehung:Anwendungsgebiete für Kryometer
mit u = 1 bei einer undissozierten Lösung wie Benzol; ansonsten
entspricht u der Gesamtanzahl der Ionen, die in einem Molekül
der Lösung vorhanden sind oder sich gebildet haben.
MProbe = Molekulargewicht der unbekannten Probe in g/mol.
GProbe = Gewicht der unbekannten Probe in g.
mProbe = Gemessene Molalität der unbekannten Probe in mmol.
G0 = Gewicht des Lösungsmittels in g.