휘발성 액체에 비휘발성 물질을 용해하면 액체의 증기 압력이 저하됩니다. 이 현상은 액체의 기화 및 응축 과정에 추가된 solute 분자의 효력을 고려하여 설명될 수 있습니다. 기화하려면 용매 분자가 용액 표면에 있어야 합니다. 솔루트의 존재는 용매 분자에 사용할 수있는 표면적을 감소시켜 용매 기화의 속도를 감소시킨다. 응축 속도는 솔트의 존재에 의해 영향을 받지 않으므로, 순 결과는 기화 응축 평형이 증기 상상에서 더 적은 용매 분자로 달성된다는 것입니다(즉, 낮은 증기 압력에서).이 해석은 유용하지만 증기 압력 강하의 정렬 특성의 몇 가지 중요한 측면을 고려하지 않습니다. 더 엄격한 설명엔트로피의속성을 포함한다. 액체의 증기 압의 하강을 이해하기 위해, 별도의 용매 및 솔루트 단계에 비해 용액에서 물질의 분산 특성이 용매 분자를 효과적으로 안정화하고 기화를 방해하는 역할을 한다는 점에 유의하기에 적합합니다. 낮은 증기 압력 결과, 그에 상응하는 더 높은 비등점.솔루션 구성 요소의 증기 압력과 이러한 구성 요소의 농도 사이의 관계는 Raoult의 법칙에 의해 설명됩니다: 이상적인 용액의 모든 구성 요소에 의해 가해지는 부분 압력은 용액에서 두더지 분획을 곱한 순수 성분의 증기 압력과 같습니다. 여기서 PA는 용액에서 성분 A에 의해 가해지는 부분 압력인 경우, PºA는 순수 A의 증기 압력이고XA는 용액에서 A의 두더지 분획이다.기체 혼합물의 총 압력이 모든 구성 요소(Dalton의 부분 압력 법칙)에 대한 부분 압력의 합과 동일하다는 것…." />

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12.8: 증기 압력 내림

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Vapor Pressure Lowering
 
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12.8: Vapor Pressure Lowering

The equilibrium vapor pressure of a liquid is the pressure exerted by its gaseous phase when vaporization and condensation are occurring at equal rates:

 Eq1

Dissolving a nonvolatile substance in volatile liquid results in a lowering of the liquid’s vapor pressure. This phenomenon can be explained by considering the effect of added solute molecules on the liquid's vaporization and condensation processes. To vaporize, solvent molecules must be present at the surface of the solution. The presence of solute decreases the surface area available to solvent molecules and thereby reduces the rate of solvent vaporization. Since the rate of condensation is unaffected by the presence of solute, the net result is that the vaporization-condensation equilibrium is achieved with fewer solvent molecules in the vapor phase (i.e., at a lower vapor pressure).

While this interpretation is useful, it does not account for several important aspects of the colligative nature of vapor pressure lowering. A more rigorous explanation involves the property of entropy. For purposes of understanding the lowering of a liquid's vapor pressure, it is adequate to note that the more dispersed nature of matter in a solution, compared to separate solvent and solute phases, serves to effectively stabilize the solvent molecules and hinder their vaporization. A lower vapor pressure results, and a correspondingly higher boiling point.

The relationship between the vapor pressures of solution components and the concentrations of those components is described by Raoult’s law: The partial pressure exerted by any component of an ideal solution is equal to the vapor pressure of the pure component multiplied by its mole fraction in the solution.

 Eq2

where PA is the partial pressure exerted by component A in the solution, PºA is the vapor pressure of pure A, and XA is the mole fraction of A in the solution.

Recalling that the total pressure of a gaseous mixture is equal to the sum of partial pressures for all its components (Dalton’s law of partial pressures), the total vapor pressure exerted by a solution containing i components is

 Eq3

A nonvolatile substance is one whose vapor pressure is negligible (Pº ≈ 0), and so the vapor pressure above a solution containing only nonvolatile solutes is due only to the solvent:

 Eq4

This text is adapted from Openstax, Chemistry 2e, Section 11.4: Colligative Properties.


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