无机化学第三章溶液依数性.docx
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无机化学第三章溶液依数性
无机化学溶液的依数性
第三章稀溶液的依数性§本章摘要§
1.溶液的饱和蒸气压下降
问题的提出 饱和蒸气压 拉乌尔定律
2.沸点升高和凝固点下降
沸点和凝固点 饱和蒸气压图 公式 应用
3.渗透压
渗透现象 渗透压 渗透压公式
§1溶液的饱和蒸气压下降
一问题的提出
水自动转移到糖水中去,为什么?
这种转移,只能通过蒸气来进行.因此,要研究蒸气的行为,才能弄清楚问题的实质.
二饱和蒸气压
1.纯溶剂的饱和蒸气压(P0)
液体
气体
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。
2.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,如图示:
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 3.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。 三拉乌尔定律(Laoult,法国) 1.溶液的浓度 每 溶液中含溶质的摩尔数, 为摩尔浓度.这种浓度使用方便,唯一不足,是和温度有关。 若用每Kg溶剂中含溶质的摩尔数,则称为质量摩尔浓度,经常用m表示。 摩尔分数: 对于稀溶液,由于n质< 对于稀的水溶液,则有: 对于1000g溶剂水,则有: 这时,n质的意义是1000g水中含的溶质的摩尔数,即质量摩尔浓度m,故: 这是稀的水溶液中,x质与质量摩尔分数的关系,其它溶剂,则不是55.5,但仍是一个已知数值。 2.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) 稀溶液饱和蒸气压下降值,与稀溶液的质量摩尔浓度成正比。 这是Raoult定律的另一种表述形式。 §2沸点升高和凝固点下降 一沸点和凝固点 蒸发: 表面气化现象称为蒸发; 沸腾: 表面和内部同时气化的现象; 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: 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 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( ),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.即溶液的沸点高于纯水。 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。 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: Tb P,而 P=k·m,故 Tb m.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 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 3.公式的成立条件
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