依数性( 二 )

Faraday)、1824年格里菲斯(Griffiths)和1835年勒格朗(Legrand)也都考察过,尚不得要领 。及拉乌尔做过凝固点下降和其他实验后,才证明沸点上升的规律和凝固点下降相似 。蒸气压下降的发现早在1822年就已经知道溶液的蒸气压,比纯溶剂的低,但到1855年Wüllner才用实验发现,如果溶质是不挥发的,则溶液的蒸气压下降与溶解物质的数量有比例关係 。1886-1887年拉乌尔证明:“1克分子固定的、非言物质,溶解在100克分子任何挥发性液体中,液体蒸气压的降低是其蒸气压数字的接近不变的分数,这分数大约是0.0105 。”这又是一个用溶液来求相对分子质量的方法 。1887年拉乌尔用萜烯、硝基苯、苯胺、甲酯和苯甲酸乙酯5种化合物,取每种各异数量,放于水、二硫化碳、四氯化碳、丙酮、戊烯、苯等11种溶剂中 。其结果都是:只要在100溶剂分子中的溶质分子数不大于15,溶液蒸气压下降数值与溶质的分子数目有比例关係 。又以分子重量为比例,将各物质溶于等容的同一溶剂中,蒸气压下降的数值都相等 。又发现一个规则:蒸气压的下降值与原来蒸气压的比值即下降率等于溶质分子数与溶液分子总数的比值 。由此与1887年发现拉乌尔定律,并于理论方面找出凝固点下降和沸点上升与蒸气压下降的关係,此时范特霍夫的溶液学说也已经成立,又找出它们三者和渗透压的关係,于是在溶液中测定有机分子量有了确切的理论基础 。电解质理论的发现对于拉乌尔曾经注意到的异常的分子下降和范特霍夫对盐类溶液的异常偏大的渗透压,首次完全给出解释的是阿侖尼乌斯(Arrhenius)的电离理论 。但这个学说套用在弱电解质上最为相宜,不能套用于强电解质,虽然有试验的公式来表示强电解质的行为,但都无理论上的依据 。直到1923德国化学家德拜(Debye)和休克尔(Hückel)提出的离子互吸理论才将其合理化 。但较浓的溶液中离子相隔较近,所引起的完全反乎电离的行为不断增大,至今电解质溶液理论仍然在不断完善中 。相关概念稀溶液与纯溶剂相比某些物理性质会有所变化如蒸气压下降、凝固点降低、沸点升高和渗透压的产生 。这是多组分系统中化学势随组分数而表现出来的自身变化规律,溶液的依数性只有在溶液的浓度很稀的时候才有规律,而且溶液越稀,其依数性的规律性越强 。除此之外,依数性还受到溶质的电解性和挥发性的影响 。溶液按电解质在溶液中的电离程度可将溶液分为非电解质溶液和电解质溶液,其中电解质溶液又有强电解质溶液和弱电解质溶液之分;在一定温度下,不同物质有不同的蒸气压 。通常把常温下蒸汽压较低的物质称为难挥发物质,如甘油、葡萄糖、食盐等;蒸气压较高的物质称为易挥发物质,如苯、乙醇、碘等 。所以蒸气压越大,越易挥发,沸点越低 。

依数性

文章插图
由于至今电解质理论和浓溶液理论论仍在不断完善中,而挥发性溶质的依数性偏差波动很大,故本词条着重讨论溶剂为难挥发非电解质的稀溶液的依数性 。蒸气压下降在一定温度下,将纯液体置于真空容器中,当蒸发速度与凝聚速度相等时,液体上方的蒸气所具有的压力称为该温度下液体的饱和蒸气压,简称蒸气压 。任何纯液体在一定温度下都有确定的蒸气压,且随温度的升高而增大 。下面有两个实验可直观地说明蒸气压下降的具体现象 。实验验证实验一,见右图:在一封闭容器,放一杯纯水和浓溶液(浓糖水) 。经过一段时间后,发现糖水的液面面上升了,纯水的液面下降 。水蒸气会不断的凝聚于糖水中,直到水杯中的水全部转移到糖水杯中为止 。这个实验被称为溶剂转移实验 。