
【化】 real solution
practicality; practice; reality
【计】 achieved
liquor; solution
【化】 liquor; solution
【医】 Liq.; Sol.; solutio; solution
实际溶液(Real Solution)指在真实条件下存在的溶液,其行为偏离理想溶液模型的液体混合物。实际溶液中,溶质与溶剂分子间的相互作用力(如氢键、范德华力、化学作用等)以及分子体积差异等因素会导致溶液表现出非理想性,具体体现在以下几个方面:
实际溶液不符合拉乌尔定律(Raoult's Law)和亨利定律(Henry's Law)的理想假设。其蒸气压、沸点、凝固点等性质与按理想模型计算的理论值存在偏差。例如:
性质 | 理想溶液 | 实际溶液 |
---|---|---|
分子间作用力 | 溶质-溶剂作用力等于溶剂-溶剂作用力 | 作用力不相等,可能存在额外吸引或排斥 |
混合体积 | 体积严格加和 | 体积可能膨胀或收缩(如乙醇与水混合体积减小) |
混合焓变 | ΔHmix = 0 | ΔHmix ≠ 0(吸热或放热) |
活度(Activity)
为描述实际溶液的非理想性,路易斯(G.N. Lewis)引入活度(a)代替浓度,修正热力学计算。活度系数γ反映偏离程度:
$$ a_i = gamma_i cdot x_i $$
其中xi为组分i的摩尔分数,γi >1时为正偏差,γi <1时为负偏差。
维里系数与状态方程
实际溶液的气相行为常用维里方程描述:
$$ frac{PV}{RT} = 1 + frac{B}{V} + frac{C}{V} + cdots $$
第二维里系数B量化分子间相互作用,用于预测气液平衡(来源:《物理化学》傅献彩)。
工业应用实例
国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)术语定义
IUPAC Gold Book: "Real Solution"
明确定义实际溶液与理想模型的偏差机制。
中国化学会《物理化学名词》
科学出版社,2018年版,第7章"溶液与相平衡"详述非理想溶液热力学。
学术期刊
实际溶液的研究对化工分离(如精馏、萃取)、材料制备及生物体液分析等领域具有核心意义,其非理想性的量化是精确过程设计的基础。
实际溶液是指不符合理想溶液假设的真实存在的溶液。与理想溶液不同,实际溶液中溶质与溶剂分子之间的相互作用(如分子间作用力、氢键、空间位阻等)会导致溶液性质偏离理想状态。以下是其核心特点:
与理想溶液的差异
偏差原因
描述方法
引入活度(有效浓度)替代实际浓度,通过活度系数(γ)修正偏差。例如,拉乌尔定律修正为:
$$
P_i = γ_i x_i P_i^0
$$
其中,(γ_i = 1)时为理想溶液,(γ_i > 1)或(γ_i < 1)分别对应正、负偏差。
实际溶液的研究在化工分离(如蒸馏、萃取)和材料科学中尤为重要,需通过实验或模型(如Margules方程、UNIFAC模型)预测其行为。
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