第3章 非电解质溶液的依数性.doc

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1、辽宁中医药大学杏林学院讲稿课程名称：无机化学第三章非电解质溶液的依数性先解释一下这个小标题。“非电解质”是说溶质在溶剂中不电离。例如，葡萄糖在水中不电离，而食盐在水中就电离成Na+和Cl－。“稀溶液”的含义是，由于溶质远远少于溶剂，因此溶质-溶质相互作用和溶质-溶剂相互作用都可以忽略，而只需考虑因加入溶质所引起的溶剂含量降低产生的影响。依数性（colligativeproperties）是指只取决于溶质粒子数量、而与粒子特性无关的溶液性质。一、蒸气压下降——拉乌尔（Raoult）定律1．相和相平衡相（Phase）:每种聚集态内部均匀的部分。例

2、如水、冰和水蒸气分别为液相、固相和气相。相平衡（Phaseequilibrium）：宏观上物质净迁移停止的状态。例如,在恒定温度下，将1杯水置入真空容器，杯中水会越来越少，而容器中真空度会越来越低（即压力越来越高），这表明有液体转变为气体。过一段时间之后，水体积和容器内的压力都不再变化。此时，水（液相）和水蒸汽（气相）所处的状态就是1种相平衡状态。我们在冬天看到的河面结冰现象，并不是水的气-液-固三相平衡年月日x0404-08辽宁中医药大学杏林学院讲稿第12页课程名称：无机化学态，因为气相中含有空气，液相也不是纯水。2．纯物质的蒸气压纯物质气

3、－液相平衡状态的气相压强，称为该物质的蒸气压。有时为与非平衡状态的气相压强相区别，也称前者为饱和蒸气压或平衡蒸气压。纯物质在某一指定温度下的蒸气压是该物质的特性，它反映分子间相互作用的强度。例如，乙醚的蒸气压比乙醇的高（图2－1），这表明，在液体乙醚中的分子间相互作用较弱，在液体乙醇中的分子间相互作用较强。图2－1乙醚和乙醇的蒸气压纯物质的蒸气压随温度升高而增加（图2-2）。这是因为，升温使分子动能增加，使分子间相互作用减弱。该论断对于溶液也成立。年月日x0404-08辽宁中医药大学杏林学院讲稿第12页课程名称：无机化学图2-2乙醚、乙醇和水

4、的蒸气压随温度升高而增大3．混合物的蒸气压——Raoult’sLaw葡萄糖水溶液的蒸气压比纯水的蒸气压低（图2-3）。由于难挥发的溶质分子（葡萄糖）占据了部分液面，致使单位时间内从液面逸出的溶剂分子（水）数减少了。“难挥发”的含义是，溶液中的溶质分子并不进入气相，而只是在液相中间接地影响进入气相的溶剂分子数。图2-3水和葡萄糖水溶液的蒸气压年月日x0404-08辽宁中医药大学杏林学院讲稿第12页课程名称：无机化学含难挥发溶质的溶液，其平衡蒸气压总是低于同温度纯溶剂的平衡蒸气压。我们可以定量地分析这个问题。设含①难挥发的，②非电解质溶质（如蔗糖

5、，葡萄糖）的，③稀溶液中溶剂和溶质的摩尔分数分别为xA和xB（显然,xA+xB=1），溶液和纯溶剂的蒸气压分别为，则有　　　　　　（2．6a）——拉乌尔定律（Raoult’sLaw）（图2-4）。∵xA＜1，∴。拉乌尔定律定量地描述了溶液的蒸气压与溶液组成的关系。因为难挥发溶质并不进入气相，所以，更确切地说，式（2．6）表明了溶液中溶剂的蒸气压与溶剂含量的定量关系。图2-4拉乌尔定律对于多种可挥发液体组成的混合物，拉乌尔定律的形式是　　　　　　（2．6b）通常较关心溶液中溶质的浓度，因此可改写式（2．6a）：年月日x0404-0

6、8辽宁中医药大学杏林学院讲稿第12页课程名称：无机化学整理，得　　　　　　（2．7a）此式描述了溶剂蒸气压的改变与溶质含量的关系。对于稀溶液，∵　　　nA+nB≈nA　　　　即xB≈MAmB其中，mB=为溶质的质量摩尔浓度，mＡ为溶剂的质量（单位kg）；MA为溶剂的摩尔质量。代入式（2．7a），得Δp=KmB（2．7b）其中，是反映溶剂特性的常数。式（2．7b）是拉乌尔定律在本课程中的最实用形式，当mB＜0.2mol·kg-1时线性较好。将式（2．7a）转变为式（2．7b）的好处在于，Δp比p和p0更容易准确测定，用实测常数K代替理论常数也使

7、计算结果更准确。二、沸点升高年月日x0404-08第12页辽宁中医药大学杏林学院讲稿课程名称：无机化学1．沸点（boilingpoint）沸点即液体的蒸气压等于外压时的温度。正常沸点是指外压为101．3kPa时的沸点。例如水的正常沸点是373．15K。（图2-5）图2-5水的正常沸点2．溶液的沸点2份同样体积的水，在其中1份加入适量食盐，置于同一个油浴中加热时，盐水比纯水后沸腾，且盐水的温度较高。可以这样解释溶液沸点升高现象：由式（2．6）知，在纯溶剂的沸点，溶液的蒸气压低于外压，即；为使溶液的蒸气压等于外压，需要升高温度，即。3．蒸气压降低

8、与沸点升高的定量关系如图2-6右上部所示，因为是稀溶液，所以p改变很小；于是p-T线段可视为直线，2条p－T线段近似平行。年月日x0404-08第12页辽宁中医药大