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物理化学
1.8.7.2 二、稀溶液的依数性(Colligative Properties of Dilute Solutio...
二、稀溶液的依数性(Colligative Properties of Dilute Solution)

稀溶液有四种性质,即在一定浓度下,溶剂蒸气压降低,溶液凝固点降低,沸点升高和渗透压的数值仅与溶液中溶质的浓度有关,与溶质的特性无关。这四种性质称为依数性质。四种依数性均是溶剂在两相的平衡性质。溶剂蒸气压降低、溶液沸点升高是溶剂在气、液两相的平衡性质,溶液凝固点降低是溶剂在固、液两相的平衡性质。溶液渗透压是纯溶剂与溶液中溶剂的平衡性质。因此四种依数性之间存在着内在的联系。今分述如下:

1.溶剂蒸气压降低(Depression of Vapor Pressure)

同温下,稀溶液中溶剂的蒸气压比纯溶剂的蒸气压低,降低的数值与溶质的物质的量分数成正比。

2.凝固点降低(Depression of Freezing Point)

图4—5 稀溶液的凝固点下降

表4—1 几种溶剂的Kf值

3.沸点升高(Elevation of Boiling Point)

图4—6 稀溶液的沸点升高

沸点是指液体的蒸气压等于外压时的温度。同温下,稀溶液中溶剂的蒸气压比纯溶剂的蒸气压低,如果溶质是不挥发性的,溶液的沸点比纯溶剂沸点高,此谓沸点升高(如图4—6所示)。在纯溶剂沸点时,气液两相平衡,纯溶剂在两相的化学势相等。加入溶质,液相溶剂化学势减小,若溶质不挥发,气相仍为纯溶剂,此时溶剂在气相的化学势大于在液相的化学势。

表4—2 几种溶剂的

4.渗透压(Osmotic Pressure)

图4—7 渗透现象装置示意图

H叫溶液的渗透压。平衡时溶液中溶剂化学势与纯溶剂的相等,有

该式类似于理想气体状态方程,把溶质看作理想气体,它在溶液中产生的压力恰好等于稀溶液的渗透压。

渗透现象对生物体很重要,如果把树皮看作半透膜,树根内液体为水溶液,树根外面为纯水,由于渗透压作用,树根就可以从周围环境吸收水分。萝卜借助渗透压的力量可以冲破泥土的阻力而长大。另外,反渗透作用亦被研究应用。在图4—7中,在溶液一方施加额外的压力,当两边压差超过溶液的渗透压时,溶剂便从溶液一方向纯溶剂一方渗透。把海水看作溶液,利用反渗透技术就能从海水中提取淡水,供海员们饮用。有些干旱地区,水有苦味(含盐),不宜饮用,亦可用上法处理。

稀溶液四种依数性通过下式相互关联: