1.溶液的蒸汽壓下降
(1)蒸汽壓(飽和蒸汽壓)P0:在一定溫度下,液體和它的蒸汽處于平衡時,蒸汽所具有的壓力。
試驗現(xiàn)象:一封閉鐘罩中放一杯純水A和一杯糖水B,靜止足夠長時間發(fā)現(xiàn),A杯變成空杯,B杯中水滿后溢出。
此試驗證明:溶液的蒸汽壓總是低于純?nèi)軇┑恼羝麎?,其差值稱為溶液的蒸汽壓下降(ΔP)。
2)拉烏爾定律:在一定溫度下,難揮發(fā)的非電解質(zhì)稀溶液的蒸汽壓下降(ΔP)和溶質(zhì)(B)的摩爾分?jǐn)?shù)成正比。
(2)溶液的的沸點上升和凝固點下降
1)沸點:液相的蒸汽壓等于外界壓力時的溫度。
2)凝固點:液向蒸汽壓和固相蒸汽壓相等時的溫度。
3)汽化熱:恒溫恒壓下,液態(tài)物質(zhì)吸熱汽化成氣態(tài),所吸收的熱量稱為汽化熱。
試驗證明:溶液的沸點總是高于純?nèi)軇┑姆悬c;溶液的凝固點總是低于純?nèi)軇┑哪厅c。
利用凝固點下降的原理,冬天可在水箱中加入乙二醇作為防凍劑。
4)拉烏爾定律:難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的沸點上升(ΔTb)和凝固點下降(ΔTf)與溶液的質(zhì)量摩爾濃度(m)成正比。
ΔTb=kbmΔTf=kfm
kb:溶劑的摩爾沸點上升常數(shù);kf:溶劑的摩爾凝固點下降常數(shù)。
拉烏爾定律可用來計算溶液的沸點、凝固點或溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量。
例:將18.0g葡萄糖C6H12O6溶于100.0g水中,計算此溶液的凝固點和沸點。
解:葡萄糖的摩爾質(zhì)量為180.0g,其質(zhì)量摩爾數(shù)濃度為:
水的摩爾沸點上升常數(shù)kb=0.52
ΔTb=kbm =0.52×1.000=0.52OC;因此溶液的沸點為:100+0.52=100.52 OC;
水的凝固點下降常數(shù)kf=1.85,
ΔTf=kfm=1.85×1.000=1.85 OC;因此溶液的凝固點為:0-1.85=-1.85 OC;
(3)滲透壓
1)半透膜:動物的腸衣、細(xì)胞膜、膀胱膜等只允許溶劑分子透過,而不允許溶質(zhì)分子(或離子)透過的膜稱半透膜。
2)滲透現(xiàn)象:溶劑透過半透膜而浸入溶液的現(xiàn)象。
若在溶液的液面上施加一定的壓力,則可阻止溶劑的滲透。為了使?jié)B透停止必須向溶液液面施加一定的壓力。
3)滲透壓(π):為維持被半透膜所隔開的溶液與純?nèi)軇┲g的滲透平衡而需要的額外壓力。
4)滲透壓的規(guī)律:當(dāng)溫度一定時,稀溶液的滲透壓和溶液的摩爾濃度c成正比;當(dāng)濃度一定時,稀溶液的滲透壓π和溫度T成正比。
πv=nRTπ=cRT
滲透壓的規(guī)律可用來計算溶液的滲透壓和溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量。
溶液的蒸汽壓下降、沸點上升、凝固點下降和滲透壓這些性質(zhì),與溶質(zhì)的本性無關(guān),只與溶液中溶質(zhì)的粒子數(shù)有關(guān),稱為溶液的依數(shù)性。
(4)說明:電解質(zhì)溶液,或者濃度較大的溶液也與非電解質(zhì)稀溶液一樣具有溶液蒸汽壓下降、沸點上升、凝固點下降和滲透壓等依數(shù)性。但是,稀溶液定律所表達(dá)的這些依數(shù)性與溶液濃度的定量關(guān)系不適用于濃溶液和電解質(zhì)溶液。對于電解質(zhì)稀溶液,蒸汽壓下降、沸點上升、凝固點下降和滲透壓的數(shù)值都比同濃度的非電解質(zhì)稀溶液的相應(yīng)數(shù)值要大。
對同濃度的溶液來說,沸點高低或滲透壓大小順序為:
1)A2B或AB2型強電解質(zhì)溶液>AB型強電解質(zhì)溶液>弱電解質(zhì)溶液>非電解質(zhì)溶液
對同濃度的溶液來說,蒸汽壓或凝固點的順序正好相反:
2)A2B或AB2型強電解質(zhì)溶液
例1,將質(zhì)量摩爾濃度均為0.10 mol·kg-1的BaCl2, HCl, HAc,蔗糖水溶液的粒子數(shù)、蒸氣壓、沸點、凝固點和滲透壓按從大到小次序排序:
解:按從大到小次序排序如下:
粒子數(shù): BaCl2→HCl→HAc→蔗糖
蒸氣壓:蔗糖→HAc→HCl→BaCl2
沸點: BaCl2→HCl→HAc→蔗糖
凝固點:蔗糖→HAc→HCl→BaCl2
滲透壓: BaCl2→HCl→HAc→蔗糖
例2,下列水溶液蒸氣壓及凝固點的高低順序為:
0.1mol kg-1蔗糖﹥0.1mol kg-1HAc﹥0.1mol kg-1NaCl﹥0.1mol kg-1CaCl2。
(1)蒸汽壓(飽和蒸汽壓)P0:在一定溫度下,液體和它的蒸汽處于平衡時,蒸汽所具有的壓力。
試驗現(xiàn)象:一封閉鐘罩中放一杯純水A和一杯糖水B,靜止足夠長時間發(fā)現(xiàn),A杯變成空杯,B杯中水滿后溢出。
此試驗證明:溶液的蒸汽壓總是低于純?nèi)軇┑恼羝麎?,其差值稱為溶液的蒸汽壓下降(ΔP)。
2)拉烏爾定律:在一定溫度下,難揮發(fā)的非電解質(zhì)稀溶液的蒸汽壓下降(ΔP)和溶質(zhì)(B)的摩爾分?jǐn)?shù)成正比。
(2)溶液的的沸點上升和凝固點下降
1)沸點:液相的蒸汽壓等于外界壓力時的溫度。
2)凝固點:液向蒸汽壓和固相蒸汽壓相等時的溫度。
3)汽化熱:恒溫恒壓下,液態(tài)物質(zhì)吸熱汽化成氣態(tài),所吸收的熱量稱為汽化熱。
試驗證明:溶液的沸點總是高于純?nèi)軇┑姆悬c;溶液的凝固點總是低于純?nèi)軇┑哪厅c。
利用凝固點下降的原理,冬天可在水箱中加入乙二醇作為防凍劑。
4)拉烏爾定律:難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的沸點上升(ΔTb)和凝固點下降(ΔTf)與溶液的質(zhì)量摩爾濃度(m)成正比。
ΔTb=kbmΔTf=kfm
kb:溶劑的摩爾沸點上升常數(shù);kf:溶劑的摩爾凝固點下降常數(shù)。
拉烏爾定律可用來計算溶液的沸點、凝固點或溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量。
例:將18.0g葡萄糖C6H12O6溶于100.0g水中,計算此溶液的凝固點和沸點。
解:葡萄糖的摩爾質(zhì)量為180.0g,其質(zhì)量摩爾數(shù)濃度為:
水的摩爾沸點上升常數(shù)kb=0.52
ΔTb=kbm =0.52×1.000=0.52OC;因此溶液的沸點為:100+0.52=100.52 OC;
水的凝固點下降常數(shù)kf=1.85,
ΔTf=kfm=1.85×1.000=1.85 OC;因此溶液的凝固點為:0-1.85=-1.85 OC;
(3)滲透壓
1)半透膜:動物的腸衣、細(xì)胞膜、膀胱膜等只允許溶劑分子透過,而不允許溶質(zhì)分子(或離子)透過的膜稱半透膜。
2)滲透現(xiàn)象:溶劑透過半透膜而浸入溶液的現(xiàn)象。
若在溶液的液面上施加一定的壓力,則可阻止溶劑的滲透。為了使?jié)B透停止必須向溶液液面施加一定的壓力。
3)滲透壓(π):為維持被半透膜所隔開的溶液與純?nèi)軇┲g的滲透平衡而需要的額外壓力。
4)滲透壓的規(guī)律:當(dāng)溫度一定時,稀溶液的滲透壓和溶液的摩爾濃度c成正比;當(dāng)濃度一定時,稀溶液的滲透壓π和溫度T成正比。
πv=nRTπ=cRT
滲透壓的規(guī)律可用來計算溶液的滲透壓和溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量。
溶液的蒸汽壓下降、沸點上升、凝固點下降和滲透壓這些性質(zhì),與溶質(zhì)的本性無關(guān),只與溶液中溶質(zhì)的粒子數(shù)有關(guān),稱為溶液的依數(shù)性。
(4)說明:電解質(zhì)溶液,或者濃度較大的溶液也與非電解質(zhì)稀溶液一樣具有溶液蒸汽壓下降、沸點上升、凝固點下降和滲透壓等依數(shù)性。但是,稀溶液定律所表達(dá)的這些依數(shù)性與溶液濃度的定量關(guān)系不適用于濃溶液和電解質(zhì)溶液。對于電解質(zhì)稀溶液,蒸汽壓下降、沸點上升、凝固點下降和滲透壓的數(shù)值都比同濃度的非電解質(zhì)稀溶液的相應(yīng)數(shù)值要大。
對同濃度的溶液來說,沸點高低或滲透壓大小順序為:
1)A2B或AB2型強電解質(zhì)溶液>AB型強電解質(zhì)溶液>弱電解質(zhì)溶液>非電解質(zhì)溶液
對同濃度的溶液來說,蒸汽壓或凝固點的順序正好相反:
2)A2B或AB2型強電解質(zhì)溶液
例1,將質(zhì)量摩爾濃度均為0.10 mol·kg-1的BaCl2, HCl, HAc,蔗糖水溶液的粒子數(shù)、蒸氣壓、沸點、凝固點和滲透壓按從大到小次序排序:
解:按從大到小次序排序如下:
粒子數(shù): BaCl2→HCl→HAc→蔗糖
蒸氣壓:蔗糖→HAc→HCl→BaCl2
沸點: BaCl2→HCl→HAc→蔗糖
凝固點:蔗糖→HAc→HCl→BaCl2
滲透壓: BaCl2→HCl→HAc→蔗糖
例2,下列水溶液蒸氣壓及凝固點的高低順序為:
0.1mol kg-1蔗糖﹥0.1mol kg-1HAc﹥0.1mol kg-1NaCl﹥0.1mol kg-1CaCl2。