Kas yra krioskopas?

Krioskopas yra mokslinis instrumentas, naudojamas tyrimų ir pramonės laboratorijose skysčio ar tirpalo užšalimo temperatūrai nustatyti. Krioskopija, užšalimo temperatūros matas, dažnai naudojama tirpalo koncentracijai arba tirpiklyje ištirpintos medžiagos kiekiui nustatyti. Kadangi užšalimo temperatūra kinta proporcingai tirpale ištirpusios medžiagos kiekiui, krioskopas gali padėti mokslininkams labai tiksliai nustatyti koncentraciją. Ši technika ypač naudojama pieno pramonėje, kur aukštesnė ar žemesnė užšalimo temperatūra dažnai suteikia svarbios informacijos apie pieno kokybę.

Užšalimo temperatūrai nustatyti krioskopas naudoja principą, vadinamą peršalimu. Kai tirpalas peršaldomas, jo temperatūra nukrenta aukščiau užšalimo taško, jam neužšalus. Tirpalas lieka skystoje fazėje, nes nėra sėklinio kristalo ar struktūros, aplink kurią jis galėtų kristalizuotis. Kai įvedama struktūra arba tirpalas mechaniškai maišomas, jis staiga užšals.

Į krioskopą įdėjus mėginio tirpalą, prietaisas į tirpalą įdeda temperatūros zondą ir maišymo strypą ir pradeda jį vėsinti. Galiausiai tirpalo temperatūra pasiekia užšalimo tašką, kai jis peršaldomas iki tam tikro lygio. Kai tirpalas peršaldomas, maišymo strypas maišo skystį, todėl staigiai užšąla. Šiluma, išsiskirianti kristalizacijos reakcijoje užšalimo metu, vadinama lydymosi šiluma, sukelia tirpalo temperatūrą iki užšalimo taško, kur jis tam tikrą laiką nusileidžia, kol vėl nukrenta. Krioskopas atlieka matavimus šio plokščiakalnio metu, kai tirpalo temperatūra yra tiksliai jo užšalimo taške.

Krioskopai plačiai naudojami pieno pramonėje pieno kokybei nustatyti. Nors pieno užšalimo temperatūra skiriasi priklausomai nuo gyvūno tipo, dietos ir veislės, pramonės reguliavimo organizacijos nustatė priimtiną neužteršto ir neskiesto karvės pieno užšalimo temperatūrą. Krioskopai naudoja šį tašką kaip kalibravimo standartą. Jei nustatoma, kad pieno mėginio užšalimo temperatūra yra aukštesnė nei standartinė, greičiausiai jis buvo atskiestas, ty į jį buvo įpilta vandens. Pieno mėginiai, kurių užšalimo temperatūra žemesnė nei įprasta, gali būti užteršti arba rūgštūs.

Pridėjus tirpių medžiagų, tokių kaip piene, vanduo apsunkina užšalimą – kitaip tariant, jos sumažina užšalimo temperatūrą, o tirpalas užšąla esant žemesnei temperatūrai. Kita vertus, daugiau vandens reiškia, kad tirpalas užšąla aukštesnėje temperatūroje – pakyla jo užšalimo temperatūra, nes lengviau užšalti. Palyginus pieno mėginių užšalimo taškus, krioskopai gali nustatyti ne tik tai, ar į pieną buvo įpilta vandens, bet ir kiek tiksliai įpilta vandens. Pramonės laboratorijos naudoja šiuos matavimus pieno kokybei stebėti ir palaikyti.