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不同溶质和溶剂组成的溶液各有不同的性质,溶液的性质可以分为两类,一类与溶液中溶质的本性有关,如溶液的颜色、密度、导电性和pH值等;另一类性质与溶液中溶质的独立质点数有关,而与溶质的本性无关,如溶液的蒸气压下降、沸点升高、凝固点降低和渗透压。这4种性质为不同溶质的稀溶液所共有,且溶液越稀,表现得越有规律性,故称为稀溶液的依数性或稀溶液的通性。
1.饱和蒸气压
在一定温度和压力下,把水放在密闭的真空容器中,当蒸发速率和凝聚速率相等时,液态水及其蒸气即液相和气相处于平衡状态。此时的蒸气称为饱和蒸气。饱和蒸气所呈现的压力称为饱和蒸气压,简称蒸气压。每种液体在一定温度下都有其恒定的蒸气压。液体的蒸发是一个吸热过程,所以蒸气压随温度升高而增大。
2.溶液的蒸气压下降
如果在密闭容器内的纯溶剂(水)中溶入少量难挥发非电解质(如葡萄糖、蔗糖、甘油等)发现在同一温度下,溶液的蒸气压总是低于纯溶剂的蒸气压,这种现象称为溶液的蒸气压下降。这里所说的蒸气压,实际上是指溶液中纯溶剂的蒸气压。
溶液的蒸气压曲线(A'B'线)在水的蒸气压曲线(AB线)之下,表明溶液的蒸气压比纯溶剂的低。若以p0表示某温度下纯溶剂的蒸气压,p表示同温度下溶液的蒸气压,p0-p=△p表示该温度下溶液的蒸气压下降。△p应随浓度的增加而增大。
难挥发非电解质溶于纯溶剂后,溶剂表面的一部分被溶质粒子所占据,致使单位表面积内溶剂分子数目减少了。因此,从溶液中蒸发出的溶剂分子数目比从纯溶剂中蒸发出的溶剂分子的数目少,从而使溶液的蒸气压比同一温度时纯溶剂的蒸气压低。显然,溶液浓度愈大。
3.拉乌尔定律
1887年法国物理学家拉乌尔(F.M.Raoult)根据实验结果总结出下列定律:
在一定温度下,难挥发非电解质稀溶液的蒸气压下降与溶液中溶质的质量摩尔浓度成正比,而与溶质的本性无关。该定律称为拉乌尔定律。拉乌尔定律的数学表达式为:
△ρ=KbB(1-5)
式中:△ρ为溶液的蒸气压下降;bB为溶液中溶质的质量摩尔浓度;K为与溶剂有关的常数。
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