依数性(11)

几种电解质水溶液△Tf'/℃
电解质b(B)/(mol·kg-1)△Tf(计算值)/K△Tf'(实验值)/Ki=实验值/计算值NaCl0.50.9291.6921.820.10.1860.3461.860.050.09290.1761.890.010.01860.03611.94KNO30.50.9291.4141.520.20.3720.6641.780.10.1860.3331.790.050.09290.1721.850.010.01860.03591.93MgSO40.50.9291.0181.100.10.1860.2421.300.050.09290.1291.390.010.01860.03001.61K2SO40.10.1860.4542.440.010.01860.05212.80MgCl20.10.1860.5192.78 参考资料来源实验表明,电解质稀溶液蒸气压下降值
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、沸点上升值
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、凝固点下降值
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和渗透压
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,并且存在下列关係:
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式中,i称为范特霍夫校正係数或等渗係数,范特霍夫校正係数係数i与电解质类型有关 。虽然强电解质在水中全部离解,强电解质的依数性理论上应是同浓度非电解质稀溶液的整数倍,但实验测得电解质稀溶液的范特霍夫校正係数i并非整数 。1:1型电解质如NaCl的稀溶液的i值接近于2,1:2型或2:1性电解质如MgCl2和Na2SO4等稀溶液的i则大于2而接近于3,其余类推 。且溶液越稀,i值越接近于整数 。这是由于电解质在稀溶液中发生离解,而稀溶液的依数性只取决于溶质B的粒子数,而与溶质的类型无关 。第一个合理解释i值并非整数的是阿侖尼乌斯(Arrhenius)的电离理论 。电离学说1884年瑞典化学家阿侖尼乌斯(Arrhenius)根据以上实验事实,提出了电解质溶液的电离学说,用于解释电解质溶液对拉乌尔定律的偏离行为 。他认为电解质溶于水后可以自发解离成阴、阳两种带电粒子,即离子,而使溶液中溶质的粒子总数增加,导致了校正係数i总是大于1;由于正负离子不停地运动,相互碰撞时又结合为分子,所以在溶液电解质只是部分电离,电离百分数称为电离度(degree of ionization) 。阿侖尼乌斯认为,若溶质是电解质,则其质点数将因电离而增加,所以△Tf'等依数性数值就会增大 。例如0.10mol·kg-1的NaCl部分离解成Na+和Cl-,从而导致溶液中质点数增加 。设电离度为α,则1kg溶剂中含有0.10(1-α)分子、αmolNa+、αmolCl-1,总共有0.10(1+α)mol的质点 。电离方程式
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平衡时浓度/(mol·kg-1) 0.10(1-α) 0.10α 0.10α因凝固点下降ΔTf都和溶液质量摩尔浓度成正比,有下列比例关係,右边是0.10mol·kg的NaCl△Tf'/℃的计算值和实验值 。
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根据电离学说,计算得到0.110mol·kg-1的NaCl只有79.3%电离成Na+和Cl-,人们将这个电离度称为表观电离度(apparent ionization degree),阿侖尼乌斯认为是不完全电离导致了校正係数并非是个整数 。阿侖尼乌斯还用电导法、依数性等不同的方法测定了各种电解质溶液的电离度,如下表所示,发现依数性和导电性测定值的差别已超出了实验允许无法範围,且浓度越大差别越大 。这是因为电导法和依数法都有缺陷 。电导固然与溶液里离子的多少有关,但离子的电荷、离子间的相互作用、离子迁移的速率对电导都有影响,而各种离子迁移速率都是不相同的 。而依数性是将带电子的离子和不带电的中性分子同等看待,后来人们发现并不存在这种不带电中性分子 。活度与离子强度活度虽然实验测的强电解质的电离度小于100%,路易斯(