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12.8: 蒸汽压降低
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蒸汽压降低
 
文字本

12.8: 蒸汽压降低

液体的平衡蒸汽压是当汽化和凝结以相同速率发生时其气体相施加的压力:

 Eq1

溶解挥发液体中的非挥发性物质会导致液体的蒸汽压下降。 这种现象可以通过考虑添加的溶质分子对液体汽化和凝结过程的影响来解释。 要汽化,溶剂分子必须存在于溶液表面。 溶质的存在会减小溶剂分子的表面面积,从而降低溶剂汽化的速率。 由于凝结的速率不受存在溶质的影响,因此产生的净结果是,汽化 - 冷凝平衡是在汽相 (即在较低蒸汽压下) 溶剂分子较少的情况下实现的。

虽然这种解释很有用,但它并没有说明蒸汽压下降的协作性质的几个重要方面。 更严格的解释涉及熵的属性。 为了了解液体蒸汽压的下降情况,可以注意到,与分离溶剂和溶质相相比,溶液中物质的分散性越强,可以有效稳定溶剂分子并阻碍其汽化。 蒸汽压结果越低,沸点越高。

拉乌尔定律(Raoult's law) 描述了溶液组件的蒸汽压力与这些组件的浓度之间的关系:理想溶液的任何组件施加的部分压力等于纯组件的蒸汽压乘以溶液中的摩尔分数。

 Eq2

其中 PA 是溶液中组件 A 施加的部分压力,A 是纯 A 的蒸汽压,而 XA 是溶液中组件 A 的摩尔分数。

回顾气体混合物的总压力等于其所有成分 (道尔顿分压定律) 的分压总和,含 I 成分的溶液施加的总蒸汽压为:

 Eq3

非挥发性物质是其蒸汽压可忽略不计的物质 (Pº ≈ 0) ,因此,仅含非挥发性溶质的溶液上方的蒸汽压仅由溶剂引起:

 Eq4

本文改编自 Openstax, 化学 2e, 第 11.4 节:依数性。


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