稀溶液的依数性介绍

二 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,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。
§8-3 渗透压
一
渗透现象
在 U 形管中, 用半透膜将等体积的 H2O和糖水 分开, 放置一段时间, 会发生什么现象? 一段时间后, 糖水的液面升高; 而H2O的液面降 低. 这种溶剂透过半透膜, 进入溶液的现象, 称 为渗透现象 渗透现象. 渗透现象 产生的原因: 产生的原因 在两侧静水压相同的前提下, 由于 半透膜两侧透过的H2O分子的数目不等, 在单位 时间里, 进入糖水的H2O分子多些.
三 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。
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
四 应用
1. 水和溶液的步冷曲线
在冷却过程中, 物质的温度随时间而变化的曲 线, 叫做步冷曲线. 在步冷曲线中, 纵坐标为温 度, 横坐标为时间.曲线(1)是H2O 的步冷曲线. AB段是H2O, 液相, 温度不断下降; B点开始结冰; BC段温度不变;C点全部结冰; CD段冰的温度不 断下降. 从C’点析出的冰盐混合物, 叫低共熔混合物, C’点的温度称为低共熔点。溶质相同而浓度不 同的溶液, 析出的低共熔混合物的组成相同, 低 共熔点也相同.
四 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)
3. 冰线和水线的交点(B点)处, 冰和水的饱 和 蒸 气 压 相 等 . 此 点 的 温 度 为 273K, P ≈ 611Pa,是H2O的凝固点,即为冰点.在此温度时, 溶液饱和蒸气压低于冰的饱和蒸气压,即: P 冰>P溶,当两种物质共存时,冰要融化(熔解), 或者说,溶液此时尚未达到凝固点.只有降温, 到T2 时,冰线和溶液线相交(B’点),即:P冰 = P溶液,溶液开始结冰,达到凝固点.T2<273K, 即溶液的凝固点下降,比纯水低.即溶液的蒸 气压下降, 导致其冰点下降。
曲线(3)也是该种溶液的步冷曲线, 从B”的温 度比B’温度低, 看出溶液的浓度要比(2)的大.低 共熔混合物的组成相同, 低共熔点也相同曲线(2) 是水溶液的步冷曲线. A’B’段是 液相, 温度不断 下降; B’点低于273K, 溶液的冰点下降. 有冰析 出, 溶液的浓度增加, 冰点更低, 温度下降, 故 , , , , B’C’段温度不恒定; C’点时, 冰和溶质一同析出; 且二者具有固定的比例, 即和此时溶液的比例 相同. 这样析出冰和溶质时, 溶液的组成不再改 变, 故 C’D’段呈现平台 D’全部析出, 成为固体, D’E’继续降温。
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: TbP, 而 P = k·m, 故 Tbm. 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
三 渗透压公式
具有渗透压, 是溶液的依数性质, 它产生 的根本原因也是相变界面上可发生变化 的分子个数不同引起的. 经过长期研究, 人们发现: 1. 温度相同时, 和溶液的体积摩尔浓度成 正比; 2. 浓度相同时, 和温度 T 成正比. 测得比 例系数和气体常数 R 相同, 则公式写成: V = nRT
二 渗透压
渗透现象发生以后, 1. H2O柱的高度降低, 静压减小, 使右行的H2O 分子数目减少; 2. 糖水柱升高,使左行的H2O分子数目增加; 3. 糖水变稀, 膜右侧的H2O分子的分数增加, 亦 使左行的H2O分子数目增加.当过程进行到一定 程度时, 右行和左行的H2O分子数目相等, 这时, 达到平衡, 即H2O柱不再下降; 同时, 糖水柱不再 升高. 液面高度差造成的静压, 称为溶液的渗透 压, 用表示, 单位为Pa.
§8-2 沸点升高和凝固点下降
一 沸点和凝固点
蒸发: 蒸发 表面气化现象称为蒸发; 沸腾: 沸腾 表面和内部同时气化的现象; 沸点: 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 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: 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；
二 饱和蒸气压图
1.物质的饱和蒸气压 P, 对温度 T 做图。左侧是 冰, 水, 水溶液的饱和蒸气压图.随着温度的升高, 冰, 水, 溶液的饱和蒸气压都升高. 在同一温度下, 溶液的饱和蒸气压低于 H2O 的饱和蒸气压.冰的 曲线斜率大, 随温度变化大。 2. 373K时, 水的饱和蒸气压等于外界大气压强 (1.103×105 ), 故 373K 是 H2O 的 沸 点 . 如图中 A 点. 在该温度下,溶液的饱和蒸气压 小 于 , 溶 液 未 达 到 沸 点 . 只 有 当 温 度 达 到 T1 时 (T1>373K, A’点),溶液的饱和蒸气压才达到, 才 沸腾。可见, 由于溶液的饱和蒸气压的下降, 导致沸点升高. 即溶液的沸点高用来使实验室局部致冷,将 NaCl和冰混合, 可做成制冷剂, 获得零下 低温 混合物从外界吸热, 冰部分融化 吸 热 水, 冰水共存, 应为零度, 水将NaCl溶 解, 形成溶液, 冰点低于零度, 故冰将继续 融化 吸热 水. 理论上可达到低共熔点的 温度, -22C°;用CaCl2 和冰的混合物, 可 以获得 -55 C°的低温;用CaCl2 , 冰和丙 酮的混合物, 可以致冷到 - 70 C°以下.
第八章 稀溶液的依数性
一 溶液的饱和蒸气压下降 二 沸点升高和凝固点下降 三 渗透压
§8-1 溶液的饱和蒸气压下降
一 纯溶剂的饱和蒸气压 (P0)
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。