(2)-1.1溶液蒸氣壓下降

同學們好！這次課的內(nèi)容包括以下部分：引言，蒸氣壓的產(chǎn)生，稀溶液的蒸氣壓。日常生活中，經(jīng)常會碰到以下問題：為什么在高山上雞蛋煮不熟？為什么要在結(jié)冰的路面上撒鹽？要想回答以上問題，我們就要先來了解溶液性質(zhì)的影響因素是什么。溶液的性質(zhì)可分為兩大類：一方面性質(zhì)是由溶質(zhì)、溶劑的性質(zhì)決定的，如溶液的顏色、氧化還原性、酸堿性、導電性及表面張力等；另一方面性質(zhì)僅決定于溶液中溶質(zhì)粒子的數(shù)目，如溶液的蒸氣壓下降、沸點升高和溶液的滲透壓等。在稀溶液中這些只與溶質(zhì)的數(shù)目有關(guān)而與溶質(zhì)本性無關(guān)的性質(zhì)稱為稀溶液的依數(shù)性(colligativepropertiesofdilutesolution)。由于這類性質(zhì)只適用于稀溶液，因此也稱為稀溶液的通性。研究稀溶液的通性，對化學和醫(yī)學都很重要。例如測定難揮發(fā)性溶質(zhì)的相對分子質(zhì)量，臨床補液以及討論體內(nèi)電解質(zhì)代謝問題時，都要涉及稀溶液的依數(shù)性。因此，我們今天就來學習討論難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的依數(shù)性之一溶液的蒸氣壓下降。一、 溶液的蒸氣壓下降（一）蒸氣壓的產(chǎn)生在一定溫度下將純?nèi)軇┳⑷胍粋€空的密閉容器中，液體內(nèi)的一部分動能較高的分子可克服液體內(nèi)部的吸引力而離開液面形成氣相，這一過程稱為蒸發(fā)。同時，氣相中的蒸氣分子碰撞到液面也會被吸引到液相中去，這一過程稱為凝結(jié)。當單位時間內(nèi)由液面蒸發(fā)的分子數(shù)和由氣相回到液體的分子數(shù)相等時，該液體和它的蒸氣處于平衡狀態(tài)。此時，液面上方蒸氣所具有的壓力稱為該液體的飽和蒸氣壓，簡稱蒸氣壓(vaporpressure)，常用符號p表示，SI單位為Pa或kPa。如圖所示，1.在相同溫度下，不同的液體具有不同的飽和蒸氣壓。一般而言，沸點越高的液體，分子間引力愈大，該液體在一定溫度下的蒸氣壓越小。2.同一種液體，隨著溫度升高，蒸氣壓越大。這是由于液體氣化是一個吸熱過程，故液體的蒸氣壓隨溫度的升高而增大(圖1)。因此，飽和蒸氣壓僅與液體的本質(zhì)和溫度有關(guān)。圖1幾種液體蒸氣壓與溫度關(guān)系圖（二）稀溶液的蒸氣壓下降1.稀溶液的蒸氣壓下降實驗證明，當在純?nèi)軇┲屑尤肷倭侩y揮發(fā)的溶質(zhì)時，液體的蒸氣壓會出現(xiàn)下降。圖2表示純?nèi)軇┡c溶液的蒸氣壓曲線。由圖可知，在一定溫度下，溶液的蒸氣壓總是小于純?nèi)軇┑恼魵鈮?，這種現(xiàn)象稱為溶液的蒸氣壓下降(vaporpressurelowering)。而且，溶液越濃，蒸氣壓下降就越多。p/kPaT/K圖2純?nèi)軇┡c溶液的蒸氣壓曲線2.稀溶液的蒸氣壓下降原因如圖，溶劑的表面或多或少地被溶質(zhì)占去一部分，因此單位時間內(nèi)從液面上方蒸發(fā)的分子數(shù)必然相應地減少。3.Raoult定律1887年法國物理學家F.M.Raoult研究了幾十種溶液蒸氣壓下降與濃度的關(guān)系。他認為，一定溫度下，對于難揮發(fā)的非電解質(zhì)稀溶液，溶液的蒸氣壓和純?nèi)軇┑恼魵鈮捍嬖谌缦玛P(guān)系：p＝pA*xA式中pA*為純?nèi)軇┑恼魵鈮?，p為同溫度下稀溶液的蒸氣壓，xA為溶液中溶劑的摩爾分數(shù)，xA=nA/（nA+nB），由于xA<1，所以p必然小于pA*。設(shè)xB為溶質(zhì)的摩爾分數(shù)，由于xA+xB＝1，因此p＝pA*(1－xB)=pA*－pA*xBpA*－p＝pA*xBpA*－p為蒸氣壓下降值，用△p表示，則：△p＝pA*xB，這個公式稱為Raoult定律(Raoult’slaw)，用來計算溶液蒸氣壓的下降值。若溶質(zhì)的物質(zhì)的量為nB，溶劑的物質(zhì)的量為nA，MA為溶劑的摩爾質(zhì)量，mA為溶劑的質(zhì)量。由于在稀溶液中，nA>>nB，因而nA＋nB≈nA，則溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度為：(溶質(zhì)的物質(zhì)的量除以溶劑的質(zhì)量，單位mol/kg)△p＝pA*xB=pA*MAbB（對于某個溶劑，pA*MA為常數(shù)）上式是Raoult定律的另一種表現(xiàn)形式，即在一定溫度下，難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的蒸氣壓下降與溶液的質(zhì)量摩爾濃度成正比，而與溶質(zhì)的種類和性質(zhì)無關(guān)。稱為稀溶液的依數(shù)性。嚴格意義上講，Raoult定律只適用于稀溶液，而且越稀越符合。稀溶液一般指bB≤0.2mol?kg-1小