范特霍夫因子

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范特霍夫因子 i 英语Van 't Hoff factor)(以荷兰化学家范特霍夫命名)表示溶质对溶液依数性性质(如渗透压蒸汽压下降、沸点升高凝固点降低)影响的程度。范特霍夫因子是已溶解的物质产生的实际微粒浓度,和根据其质量所计算得出的浓度的比值,因而是无量纲的。

对于大多数溶解在水中的非电解质,范特霍夫因子数值是1。对于大多数溶于水中的离子化合物,范特霍夫因子等于该物质单位化学式(Formula unit)中所含独立离子个数,如KCl是2,Ca(OH)2是3;这仅在理想溶液中成立,因为离子缔合(Ion-association)现象很少发生。在特定的瞬间,一小部分离子会配对在一起,因而被计为一个微粒。这种离子缔合现象在任何电解质溶液中都会不同程度的发生,导致了与范特霍夫因子与实际间的偏差。这种偏差在离子有多重化合价(multiple charges,如)时会达到最大。

溶质解离[编辑]

溶质解离度是溶解于溶液中的溶质分子的比例。它通常用希腊字母阿尔法 \alpha 表示。这一系数和范特霍夫因子之间的关系很简单;如果 \alpha 比例的溶质解离为了 n 个离子,那么,

 i = \alpha n + (1- \alpha) = 1 + \alpha (n - 1)

例如,如下的电离方程,

KCl 化学平衡符号 K+ + Cl-

产生了 n = 2 个离子,所以 i = 1 + \alpha

溶质缔合[编辑]

类似的,如果 n 摩尔的溶质中以\alpha比例缔合形成一个一摩尔微粒,那么

 i =1 - (1 - \frac{1}{n})\alpha = 1 - \frac{n-1}{n}\alpha

例如,乙酸中的二聚作用

2CH3COOH 化学平衡符号 (CH3COOH)2

两摩尔的乙酸缔合形成一摩尔物质,所以,

i=1-(1-\frac{1}{2})\alpha = 1-\frac{\alpha}{2}

物理意义[编辑]

氢键导致了羧酸的二聚作用
  • 若溶质微粒在溶液中缔合,i值小于1,。例如各类羧酸苯甲酸在苯中形成的二聚体,所以实际溶解的溶质微粒数是酸分子数的一半。
  • 若溶质分子在溶液中离解i值大于1。例如氯化钠、氯化钾、氯化镁等强电解质溶于水中。
  • 若溶质分子在溶解中既不离解也不缔合,i值便等于1,例如葡萄糖溶于水中。

i值等于:i = 实际溶解的微粒数 ÷ 最初投入溶剂的微粒数。这表示平均算来,在稀溶液中,每单位化学式所溶解的微粒数。

参见[编辑]

参考资料[编辑]

  1. 如何估算范特霍夫因子的值(How to determine the approximate van't Hoff factor)(英文)
  2. 范特霍夫因子的相关计算(英文)
  3. 验证范特霍夫因子与溶液依数性性质的试验(英文)