依数性

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依数性(Colligative Property是指溶液所具有的一类性质,这类性质只取决于溶质溶剂分子的数量,而不取决于这些分子的性质。[1]溶液的依数性包括:蒸气压降低、沸点上升、熔点下降以及渗透压。通过测量稀的非离子水溶液(例如尿素葡萄糖的水溶液)中的依数性,可以求得溶质的相对分子质量的精确值。另外,测量离子溶液的依数性则可以估计溶质电离的百分比。

含非揮發性溶質的溶液的四種性質具有依數性:

  1. 溶劑的蒸氣壓下降
  2. 溶液的凝固點下降
  3. 溶液的沸點上升
  4. 溶液的滲透壓

就像溶劑蒸氣壓下降符合拉午耳定律者與溶質的莫耳數有關,溶液的凝固點下降及溶液溶液的沸點上升與溶質的重量摩爾濃度有關,溶液的滲透壓與溶質的體積摩爾濃度有關一樣。

蒸气压[编辑]

一种物质的蒸气压也称作饱和蒸气压,指的是这种物质的气相与其非气相达到平衡状态时的压强。任何物质(包括液态与固态)都有挥发成为气态的趋势,其气态也同样具有凝聚为液态或者凝华为固态的趋势。在给定的温度下,一种物质的气态与其凝聚态(固态或液态)之间会在某一个压强下存在动态平衡。此时单位时间内由气态转变为凝聚态的分子数与由凝聚态转变为气态的分子数相等。这个压强就是此物质在此温度下的饱和蒸气压。蒸气压与物质分子脱离液体或固体的趋势有关。对于液体,从蒸气压高低可以看出蒸发速率的大小。具有较高蒸气压的物质通常说其具有挥发性

任何物质的蒸气压都随着温度非线性增加,它们之间的关系可以用克劳修斯-克拉佩龙方程(Clausius–Clapeyron relation)描述。随着温度的升高,物质蒸气压随之升高直到足以克服周围大气的压强从而在物质本体内的任何位置发生气化而产生大量气泡。这一现象叫做沸腾,而这个温度叫做此压强下的沸点。物质的常压沸点就是此物质的饱和蒸气压等于一个标准大气压时候的温度。需要注意的是在较深液体中发生的沸腾所需温度会高于较浅液体中的沸腾,因为除了大气压强外还需要克服液体自身深度所造成的压强。對於溶液,請用拉烏爾定律

熔沸点[编辑]

沸点上升[编辑]

沸点是指液体(纯液体或溶液)的蒸气压与外界压力相等时的温度。 溶液的蒸气压低于纯溶剂,所以在沸点T0b时,溶液的蒸气压小于外压。当温度升高到T0b时,溶液的蒸气压等于外压,此时溶液沸腾。Tb与T0b之差即为溶液沸点升高值ΔTb。显然,\Delta T_b=k\cdot \Delta p\approx p^0_A\cdot bM/1000\approx K_b\cdot b。式中Kb是溶剂的摩尔沸点升高常数,不同的溶剂Kb是不同的。

熔点下降[编辑]

渗透压[编辑]

Osmotic pressure on red blood cells

滲透壓是在溶液置於中間安置選透膜的U型管中一端施加阻止水滲透的压力。滲透壓的大小和溶液的體積莫耳濃度、溶液溫度和溶質解離度相關,因此有時若得之滲透壓的大小和其他條件,可以反推出大分子的分子量。范特荷夫因為滲透壓和化學動力學等方面的研究獲得第一屆諾貝爾化學獎。依照范特荷夫定律,稀溶液的滲透壓與溶液的體積莫耳濃度及絕對溫度成正比。

参考[编辑]

  1. ^ W.J. Moore Physical Chemistry Prentice-Hall 1972