第三章 稀溶液的依数性

第三章稀溶液的依数性

§本章摘要§1. 溶液的饱和蒸气压下降

问题的提出饱和蒸气压拉乌尔定律2. 沸点升高和凝固点下降

沸点和凝固点饱和蒸气压图公式

应用

3. 渗透压

渗透现象渗透压渗透压公式

§1 溶液的饱和蒸气压下降

一问题的提出

水自动转移到糖水中去, 为什么?

这种转移, 只能通过蒸气来进行.

因此, 要研究蒸气的行为, 才能弄清

楚问题的实质.

二饱和蒸气压

1. 纯溶剂的饱和蒸气压 (P0)

液体气

体

在密闭容器中, 在纯溶剂的单位表面上, 单位时间里,

有N0个分子蒸发到上方空间中。随着上方空间里溶剂分

子个数的增加, 密度的增加, 分子凝聚, 回到液相的机会

增加. 当密度达到一定数值时, 凝聚的分子的个数也达到

N0个。这时起, 上方空间的蒸气密度不再改变, 保持恒

定。

此时, 蒸气的压强也不再改变, 称为该温度下的饱和

蒸汽压, 用P0表示。

达到平衡. 当蒸气压小于P0时, 平衡右移, 继续气

化; 若蒸气压大于P0时, 平衡左移, 气体液化. 譬如,

改变上方的空间体积, 即可使平衡发生移动。

2.溶液的饱和蒸气压 (P)

当溶液中溶有难挥发的溶质时, 则有部分溶液表面被这种溶质分子所占据, 如图示:

于是, 在溶液中, 单位表面在单位时间内蒸发的溶剂分子的数目N 要小于N0。凝聚分子的个数当然与蒸气密度有关. 当凝聚的分子数目

达到N, 实现平衡时, 蒸气压已不会改变. 这时, 平衡状态下的饱和蒸气

压为:P< P0对溶液来讲, 蒸气压大于P, 液化；蒸气压小于P, 气

化。

3. 解释实验现象

过程开始时, H2O 和糖水均以蒸发为主; 当蒸气压等于P 时, 糖水与上方蒸气达到平衡, 而P0> P, 即H2O 并未平衡, 继续蒸发, 以致于蒸气压大于P. H2O 分子开始凝聚到糖水中, 使得蒸气压不能达到P0. 于是, H2O 分子从H2O 中蒸出而凝聚入糖水. 出现了本节开始提出的实验现象.

变化的根本原因是溶液的饱和蒸气压下降。

三拉乌尔定律 (Laoult, 法国)

1. 溶液的浓度

每溶液中含溶质的摩尔数, 为摩尔浓度. 这种浓度使用方便, 唯一不足, 是和温度有关。若用每Kg 溶剂中含溶质的摩尔数, 则称为质量摩尔浓度, 经常用m 表示。

摩尔分数:

对于稀溶液, 由于n质<< n剂, 故有:

对于稀的水溶液, 则有:

对于1000g 溶剂水, 则有:

这时, n质的意义是1000g 水中含的溶

质的摩尔数, 即质量摩尔浓度m, 故:

这是稀的水溶液中, x质与质量摩尔分数的关系, 其它溶剂, 则不是55.5, 但仍是一个已知数值。

2. 拉乌尔定律(Laoult)

在一定温度下, 溶液的饱和蒸气压等于纯溶剂的饱和蒸气压与溶剂摩尔分数之积.

即: P = P0·x剂

用P表示溶液的P与纯溶剂P0之差, 则有:P = P0 - P = P0 - P0·x剂= P0 (1- x 剂) 故有:P = P0·x质

对于稀的水溶液:

一定温度下, P0亦为常数, 故P0/55.5 也是常数, 令其等于k, 则有：P = k·m (对于不同溶剂, k 值不同)

稀溶液饱和蒸气压下降值, 与稀溶液的质量摩尔浓度成正比。这是Raoult 定律的另一种表述形式。

§2 沸点升高和凝固点下降

一沸点和凝固点

蒸发: 表面气化现象称为蒸发;

沸腾: 表面和内部同时气化的现象;

沸点: 液体沸腾过程中的温度.

只有当液体的饱和蒸气压和外界大气的压强相等时, 液体的气化才能在表面和内部同时发生, 这时的温度即是沸点.

凝固点: 液体凝固成固体(严格说是晶体)是在一定温度下进行的, 这个温度称为凝固点。凝固点的实质是, 在这个温度下, 液体和固体的饱和蒸气压相等.即为:

液体固体平衡

若P固> P液, 则固体要融化(熔解)；

P固< P液, 液体要凝固；(和H2O自动向糖水转移是一个道理, 都是蒸气压在起作用)

二饱和蒸气压图

), , 三 公式

1. 沸点升高公式

用 Tb 表示沸点升高值, 即:

Tb = Tb- T0b ( T0b 是纯溶剂的沸点, Tb 是溶液的沸

点)。 Tb 是直接受P 影响的, 有:

Tb

P, 而

P = k·m, 故

Tb

m. 比例系数用

kb 表示, 则有:

Tb= kb ·m , kb 为沸点升高常数, 不同的溶剂, kb 值不同, 最常见的溶剂是H2O, 其kb= 0.512

2. 凝固点下降公式

用 Tf 表示凝固点降低值, 即: Tf = T0f - Tf T0f 是纯溶剂的凝固点, Tf 是溶液的凝固点. 总之, Tf 为正值, 且 Tf = kf ·m,

kf : 凝固点降低常数, H2O的kf = 1.86

3. 公式的成立条件

公式由P = k·m 推出, 在推导时, 有条件: 溶质不挥发, 且n质<< n剂, 即为稀溶液。

m(质量摩尔浓度)的大小, 要能与溶液表面上不挥发的质点的多少有定量关系, 溶质必须是非电解质. 若是NaCl, 电解产生Na+ 和Cl-, m = 1时, 质点数可能是2, 且Na+ 和Cl- 之间又有吸引, 则相当于在1－2 之间, 不好定量. Ba(OH)2 体系就更加复杂了. 因而, 公式成立的条件是: 不挥发的非电解质的稀溶液。

1) 挥发性溶质: 在后续课程中讲授。2) 电解质溶液: 离解后, 相当于多少个粒子, 定

量关系不确切. 不能用此公式计算, 但同样0.1 m 的Al2(SO4)3 总比0.1m 的NaCl 产生的粒子多. 可以定性的推理, 即仍有蒸气压下降, 沸点升高和凝固点降低等性质.3) 浓溶液: 由于分子间的作用复杂, 虽然也有升高和降低等现象, 但定量关系不准确。

例题：将 1.09g 葡萄糖溶于20g 水中, 所得溶液的沸点升高了0.156K, 求葡萄糖的分子量。

解: 先求出m.

和实际分子量180 相近

利用凝固点法, 测分子量更准确. 因为kf 比kb 要大, 温度差要更明显一些. 就测定方法本身来讲, 凝固点的测定比沸点测定精确度高

四