郭媛婷 淺談稀溶液的依數(shù)性及應(yīng)用 - 副本

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1、淺談稀溶液的依數(shù)性及其應(yīng)用（西北大學(xué)化工學(xué)院生物工程）摘要本文對稀溶液的依數(shù)性進(jìn)行了較全面的論述,并闡述了稀溶液的依數(shù)性的應(yīng)用。關(guān)鍵詞稀溶液的依數(shù)性蒸汽壓熔沸點(diǎn)滲透壓引言：在我們的物化學(xué)習(xí)中，稀溶液的依數(shù)性及其應(yīng)用是不可缺少的部分。雖然這個(gè)知識點(diǎn)并不難，但還是有同學(xué)在學(xué)習(xí)、做題中存在問題，這就有必要對稀溶液的依數(shù)性及其應(yīng)用做一全面的整理。正文：在一定的溫度和壓力下，將某一難揮發(fā)性非電解質(zhì)溶于溶劑中組成稀溶液時(shí)，相對純?nèi)軇┒?，就會產(chǎn)生稀溶液的蒸氣壓降低、凝固點(diǎn)降低、沸點(diǎn)升高、滲透壓等現(xiàn)象。它們數(shù)值的大小，只與溶液中所含溶質(zhì)粒子的濃度有關(guān)，而與溶質(zhì)本身的性質(zhì)無關(guān)，所以稱它們?yōu)橄∪芤旱囊罃?shù)性(Co

2、lligativePropertiesofDilutedSolution)。我們討論稀溶液的依數(shù)性一般從溶液的蒸氣壓下降、溶液的沸點(diǎn)升高和凝固點(diǎn)降低以及溶液的滲透壓三個(gè)方面考慮。下面分別討論以上三方面：1溶液的蒸氣壓下降首先要明白溶液的蒸氣壓是在一定溫度下，在密閉容器中，當(dāng)液相蒸發(fā)的速率與氣相凝結(jié)的速率相等時(shí)，液相和氣相達(dá)到平衡，此時(shí)蒸氣所具有的壓力稱為該溫度下的飽和蒸氣壓，簡稱蒸氣壓。蒸汽壓的特點(diǎn)有1蒸氣壓與液體的本性有關(guān)，在一定溫度下純凈物質(zhì)具有一定的氣壓，不同的物質(zhì)有不同的蒸氣壓。2固體也具有一定的蒸氣壓。固體直接蒸發(fā)為氣體的過程稱為升華。冰、碘、樟腦等屬于易揮發(fā)物質(zhì)，具有較顯著的蒸氣壓

3、。3蒸氣壓大的稱為易揮發(fā)性物質(zhì)，蒸氣壓小的稱為難揮發(fā)性物質(zhì)。4蒸氣壓與溫度有關(guān)。溫度升高，蒸氣壓增大。液體的蒸氣壓與溫度的關(guān)系之后才是研究溶液的蒸氣壓下降，此時(shí)就必須說到Raoult定律。19世紀(jì)80年代，法國的物理學(xué)家Raoult根據(jù)大量的試驗(yàn)結(jié)果，對難揮發(fā)性非電解質(zhì)稀溶液得出如下規(guī)律：在一溫度下,難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的蒸氣壓等于純?nèi)軇┑恼魵鈮号c溶劑物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)的乘積。表達(dá)式為：p=p0xA其中p0:純?nèi)軇┑恼魵鈮?P:溶液的蒸氣壓。2溶液的沸點(diǎn)升高和凝固點(diǎn)降低一方面是溶液的沸點(diǎn)升高。液體的沸點(diǎn)是液體的蒸氣壓等于外界壓強(qiáng)時(shí)的溫度。液體的正常沸點(diǎn)是指外壓為101.3kPa時(shí)的沸點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)表明，難

4、揮發(fā)非電解質(zhì)溶液的沸點(diǎn)總是高于純?nèi)軇┑姆悬c(diǎn)。這一現(xiàn)象稱為溶液的沸點(diǎn)升高(boilingpointelevation)由Raoult定律有：在一定溫度下，難揮發(fā)性非電解質(zhì)稀溶液的蒸氣壓下降與溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度（bB）成正比。因此可以得到：溶液的沸點(diǎn)上升也與溶液中所含溶質(zhì)的顆粒數(shù)有關(guān)，而于溶質(zhì)的本性無關(guān)。溶液沸點(diǎn)上升的定量關(guān)系為：溶液的沸點(diǎn)升高(△Tb)＝溶液的沸點(diǎn)(Tb)－純?nèi)軇┑姆悬c(diǎn)(Tb0)△Tb=Tb－Tb0=Kb·bB（Kb為溶劑沸點(diǎn)升高常數(shù)。）溶液沸點(diǎn)升高的原因是溶劑中加入難揮發(fā)性溶質(zhì)后，溶液的蒸氣壓下降,要使溶液蒸氣壓等于外壓，必須提高溫度。難揮發(fā)性非電解質(zhì)稀溶液的沸點(diǎn)升高的原因是溶

5、液的蒸氣壓低于純?nèi)軇┑恼魵鈮?。另一方面溶液的凝固點(diǎn)降低。凝固點(diǎn)(freezingpoint)是物質(zhì)的固、液兩相蒸氣壓相等時(shí)的溫度，此溫度下固相與液相平衡共存。純水的凝固點(diǎn)(273.15K)又稱為冰點(diǎn)，即在此溫度水和冰的蒸氣壓相等。實(shí)驗(yàn)表明：難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的凝固點(diǎn)總是比純?nèi)軇┠厅c(diǎn)低，這一現(xiàn)象稱為溶液的凝固點(diǎn)降低(freezingpointdepression)。由Raoult定律有：在一定溫度下，難揮發(fā)性非電解質(zhì)稀溶液的蒸氣壓下降與溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度（bB）成正比。因此可以得到：溶液的凝固點(diǎn)下降也與溶液中所含溶質(zhì)的顆粒數(shù)有關(guān)，而于溶質(zhì)的本性無關(guān)。溶液凝固點(diǎn)下降的定量關(guān)系為：溶液的凝固點(diǎn)降

6、低值（△Tf）＝溶液的凝固點(diǎn)(Tf)－純?nèi)軇┑哪厅c(diǎn)(Tf0)△Tf=Tf0－Tf=Kf·bB（Kf為溶劑凝固點(diǎn)降低常數(shù)）注意：溶液的凝固,開始析出的是溶劑的固體(不含溶質(zhì)，水為溶劑時(shí)析出的是冰)。溶液凝固點(diǎn)降低的原因是溶液的蒸氣壓下降稀溶液的沸點(diǎn)升高和凝固點(diǎn)下降。稀溶液的沸點(diǎn)升高和凝固點(diǎn)下降3滲透壓首先了解一些滲透現(xiàn)象和滲透壓的概念。擴(kuò)散：如蔗糖分子在水中的擴(kuò)散——由分子本身的熱運(yùn)動引起的。半透膜(semipermeablemembrane)：只允許某些物質(zhì)透過，而不允許另一些物質(zhì)透過的薄膜。可作為半透膜的物質(zhì)：細(xì)胞膜、腸衣、火棉膠膜、玻璃紙、蘿卜皮等。半透膜示意圖滲透(osmosis)：溶

7、劑分子透過半透膜從純?nèi)軇┻M(jìn)入溶液(或從稀溶液向濃溶液)的凈遷移。滲透的目標(biāo)是縮小溶液的濃度差；滲透的條件是(1)半透膜的存在(2)膜兩邊單位體積內(nèi)溶劑分子數(shù)不相等。（且溶質(zhì)分子不能透過半透膜，溶劑分子可透過半透膜擴(kuò)散）滲透現(xiàn)象示意圖滲透壓力（osmoticpressure）:將純?nèi)軇┡c溶液以半透膜隔開時(shí)，為維持滲透平衡所需加給溶液的額外壓力。符號:Π單位：常用Pa或kPa其次討論溶液的滲透壓力與濃