
【机】 molecular elevation of boiling-point
克分子沸点上升(英文:Molal Boiling Point Elevation)是溶液热力学中的一个重要概念,指在纯溶剂中加入非挥发性溶质后,溶液沸点高于纯溶剂沸点的现象。其升高值(ΔTb)与溶质的质量摩尔浓度(m)成正比,比例常数称为沸点升高常数(Kb)。公式表达为:
$$ ΔT_b = K_b cdot m $$
其中:
依数性本质
该现象属于溶液的依数性,即性质变化仅取决于溶质粒子的数量浓度,与溶质种类无关。其物理本质是溶质粒子降低了溶剂在液相的蒸气压,需更高温度才能使蒸气压等于外界气压(达到沸点)。
沸点升高常数(Kb)
由溶剂本性决定,与溶剂的摩尔质量(M)、沸点(Tb)和汽化焓(ΔHvap)相关:
$$ K_b = frac{RTb M}{1000 Delta H{vap}} $$
例如水的 Kb = 0.512 ℃·kg/mol,苯的 Kb = 2.53 ℃·kg/mol。
溶质电离的影响
若溶质在溶液中电离(如 NaCl → Na⁺ + Cl⁻),则溶质粒子总数增加。此时需引入范托夫因子(i)(电离产生的粒子数),公式修正为:
$$ ΔT_b = i cdot K_b cdot m $$
$$ M = frac{K_b cdot w cdot 1000}{ΔT_b cdot W} $$
“克分子沸点上升”这一表述需要拆解为“克分子”和“沸点上升”两部分理解,并结合物理化学中的依数性原理进行解释:
基本概念
液体的沸点是指其蒸气压等于外界压力时的温度。当外界压力增大或液体中存在溶质时,沸点会升高。
例如:纯水在常压下沸点为100℃,而氯化钠溶液的沸点可达109℃。
与克分子的关联(依数性)
溶液的沸点升高属于依数性现象,即与溶质的粒子数(克分子数)相关。公式为:
$$
Delta T_b = K_b cdot m
$$
其中:
“克分子沸点上升”可理解为:当溶液中溶质的克分子数(摩尔数)增加时,其沸点会按比例升高。例如,1 mol(克分子)非挥发性溶质溶解于1 kg水中,可使沸点升高约0.512℃。这一现象广泛应用于工业蒸发、溶液浓缩等过程。
【别人正在浏览】