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溶液的蒸气压下降

时间:2022-08-23 百科知识 版权反馈
【摘要】:将少量难挥发的非电解质溶于溶剂中,溶剂的蒸气压就会下降。首先对溶液的蒸气压下降现象作精确定量研究的是法国物理学家拉乌尔。他归纳多次实验的结果,于1887年发表了定量的关系,即拉乌尔定律:。为解决这个问题,可在乙醚中加入少量难挥发溶质以降低其蒸气压。323K时200g乙醇中含有23.0g非挥发性溶质的溶液,其蒸气压下降1.70×103Pa。

把液体置于密闭的真空体系中,液体分子不断地逸出而在液面上方形成蒸气,最后使得分子由液面逸出的速度与分子由蒸气中回到液体中的速度相等,此时液面上的蒸气达到饱和,它对液面所施加的压力称为该液体的饱和蒸气压,简称蒸气压。将少量难挥发的非电解质溶于溶剂中(例如蔗糖溶于水中),溶剂的蒸气压就会下降(亦即溶液的蒸气压下降)。这是由于溶质溶于溶剂后,每个溶质分子与若干个溶剂分子结合,形成了溶剂化分子,溶剂化分子一方面束缚了一些高能量的溶剂分子,另一方面又占据着一部分溶剂的表面,结果使得在单位时间内逸出液面的溶剂分子相应减少,达到平衡状态时,溶液的蒸气压必定比纯溶剂的蒸气压低。

首先对溶液的蒸气压下降现象作精确定量研究的是法国物理学家拉乌尔(F·M·Raoult,1832—1901)。他归纳多次实验的结果,于1887年发表了定量的关系,即拉乌尔定律:【定温下,在稀溶液中,溶剂的蒸气压等于纯溶剂的蒸气压乘以溶液中溶剂的摩尔分数】。用公式表示为:

式中,pA代表纯溶剂A的蒸气压,XA代表溶液中A的摩尔分数。由于XA<l,所以pA必然小于pA

在二组分溶液中,设XB;为溶质的摩尔分数,则有XA+XB=1,所以

上式表明:【在一定的温度下,难挥发非电解质稀溶液的蒸气压下降值Ap和溶质的摩尔分数成正比,而与溶质本性无关】。这是拉乌尔定律的另一种表述法。

设nB和nA分别代表溶质和溶剂的物质的量,且稀溶液中nA>>nB,则

若用mA(单位用kg)表示溶剂的质量,用MA(单位用g·mol—1)表示溶剂的摩尔质量,则

温度一定时,

是个常数,用K代替,即

Δp=KbB(4-9)所以拉乌尔定律也可表述为:【在一定温度下,难挥发的非电解质稀溶液的蒸气压下降值近似地与溶液的质量摩尔浓度成正比,与溶质的本性无关】。

【例4-6】在热带气候条件下,用乙醚作外科手术的麻醉剂将会遇到困难,因为乙醚的正常沸点为34.6℃,有可能在炎热的条件下迅速汽化。为解决这个问题,可在乙醚中加入少量难挥发溶质以降低其蒸气压。如果在40℃乙醚的蒸气压为122790Pa,问在此温度下,为防止乙醚沸腾,其溶质的质量摩尔浓度至少应为多少?(液体的沸点定义为液体蒸气压等于外压时的温度)。

【例4-7】323K时200g乙醇中含有23.0g非挥发性溶质的溶液,其蒸气压下降1.70×103Pa。已知323K时乙醇蒸气压为2.93×104Pa,求溶质的摩尔质量。

解:设溶质的物质的量为nB,溶质的摩尔质量为MB

解得

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