在纯溶剂中加入难挥发非电解质作溶质时,所得溶液的蒸气压要比纯溶剂低。
1887年法国物理学家拉乌尔(Raoult)研究了溶质对纯溶剂的凝固点和蒸气压的下降,得出如下结论:在一定温度下,难挥发非电解质稀溶液的蒸气压(p),等于纯溶剂的蒸气压(p *)乘以溶剂在溶液中的摩尔分数(xA),这种定量关系称为拉乌尔定律。其数学表达式为: p=p*xA (拉乌尔定律)
拉乌尔定律适用:溶质为难挥发非电解质的稀溶液。 含粘多糖、含盐植物的抗旱性与蒸气压有关系。 二、沸点升高
当液体的蒸气压与外界大气压相等时,液体会出现沸腾现象,这时的温度称为沸点。
把溶液的沸点高于纯溶剂沸点的性质叫做沸点升高。
根据拉乌尔定律,难挥发非电解质稀溶液沸点上升与溶液质量摩尔浓度近似成正比,与溶质本性无关,其数学表达式为:
Δt b=Kb·b (1-10)
式中Kb为溶剂的沸点上升常数,该常数取决于溶剂的性质,与溶质的性质无关。Kb值通过实验测得,也可以由理论推算,单位为℃·kg·mol或K·kg·mol。常见的几种溶剂的沸点上升常数见表1-1。
第6页
6
-1
-1
表1-1 常用溶剂的K f和Kb值
溶剂 。
水 乙醇 丙酮 苯 乙酸 萘
Tb/℃ K
b
Tf/℃ Kf
-1
/( K·kg·mol) 100 0.512 78.5 1.22 56.2 1.71 80.1 2.53 117.9 3.07
/( K·kg·mol) 0 1.86
-117.3 — -95.4 — 5.53
-1
例1-3 把1.09g葡萄糖溶于20g水中所得溶液在101 325Pa下沸点升高了0.156K,求葡萄糖的摩尔质量M。
三、凝固点下降
第7页
7
物质的凝固点,是指该物质固态时的蒸气压与液态时蒸气压相等时的温度。
溶液的凝固点低于纯溶剂的凝固点的性质叫做凝固点下降。 溶液的凝固点是指溶液中的溶剂和它的固相平衡共存时的温度。当在0℃的冰水平衡系统中加入难挥发的非电解质后,势必引起液相水的蒸气压下降,而对于溶剂的固态物质冰的蒸气压则不会改变。因此,两相不能平衡共存,由于溶液的蒸气压下降,致使冰的蒸气压高于水的蒸气压,冰会融化成水。由于冰的蒸气压下降速度比水溶液的蒸气压下降速度要大,当温度降低到tf时,冰和溶液的蒸气压重新相等(图1-4),溶液开始结冰。可见溶液的凝固点总是低于纯溶剂的凝固点t*f, tf与t*f之差即为溶液的凝固点下降Δtf=tf-t*f。根据拉乌尔定律有:
Δtf=Kf·b (1-11)
式中Kf称为溶剂的凝固点下降常数,单位为℃·kg·mol或K·kg·mol
-1
-1
。它也随溶剂不同而异,与溶质的性质无关。
应用: 1、测分子量。
△Tf =KfbB= Kf mB/(mAMB) MB=KfmB/(mA△Tf)
2、往冰雪覆盖的路面上撒盐。 3、汽车水箱中加甘油等。
第8页
8
4、建筑工人冬天在沙浆中加盐(CaCl2)。 5、植物的抗旱、抗寒性。
例1-4 把0.322g萘溶于80g苯中所得溶液的凝固点为278.34K,求萘的摩尔质量。
四、渗透压
在一定温度下,纯溶剂的蒸气压力比溶液的蒸气压力大,溶剂分子可通过半透膜进入溶液,此现象即为渗透现象。 渗透现象:
施肥或喷药浓度过大时,引起“烧苗现象”。 作物在盐碱地生长发育不良也是渗透作用造成的。 渗透压也是植物能吸收水分的动力。
动物体内的细胞膜、毛细血管壁都具有半透膜性质。
第9页
9
渗透实验:
在膜水和纯水,相等。经过以观察到糖水的液
两边分别放入蔗糖并使两边液面高度一段时间以后,可纯水液面下降,而面上升,这似乎说
明纯水中有一部分水分子通过半透膜进入了溶液,产生了渗透。其实水分子不但从纯水透过半透膜向糖水扩散,同时也有水分子从糖水侧向纯水侧扩散,只是由于糖水中水分子浓度较纯水低,溶液的蒸气压小于纯溶剂的蒸气压,致使单位时间内纯水中水分子透过半透膜进入溶液的速率大于溶液中水分子透过半透膜进入纯水的速率,故使糖水体积增大,液面升高。当糖水液面上升了某一高度h时,水
分子向两个方向的渗透速度相等,此时水柱高度不再改变,渗透处于平衡状态。换句话说,水柱所产生的静水压阻止了纯水向溶液的渗透。
若在糖水液面上加一活塞并施加恰好阻止水分子渗透的压力,这个压力就是该溶液的渗透压。因此,为了阻止渗透作用的进行而施加于溶液的最小压力称为渗透压,用符号π表示。
第10页 10