
沸点升高(Boiling Point Elevation)是溶液热力学中的一个重要概念,指非挥发性溶质溶解于溶剂后,导致溶液沸点高于纯溶剂沸点的现象。其核心原理与蒸汽压下降相关,以下是详细解释:
汉英对照
原理(蒸汽压下降)
溶质粒子占据溶液表面,降低溶剂分子逸出液面的能力,导致溶液蒸汽压下降(Raoult定律)。沸腾需蒸汽压等于外界大气压,因此溶液需更高温度才能达到此条件,造成沸点升高。
公式:
$$ Delta T_b = K_b cdot m $$
其中:
溶质性质
仅非挥发性溶质(如NaCl、葡萄糖)可显著升高沸点。挥发性溶质(如乙醇)可能降低沸点。
来源:《物理化学》(傅献彩著)第7章溶液性质。
浓度依赖性
沸点升高值与溶质粒子数成正比,与溶质种类无关(依数性)。例如:
工业蒸馏
海水淡化中,盐分使沸点升高,需调整加热温度以提高效率。
来源:国际脱盐协会(IDA)技术报告。
食品加工
糖浆浓度越高,沸点越高(如熬制焦糖需达110°C以上),用于控制糖果硬度。
来源:《食品工程原理》(李云飞著)第4章。
学术定义
IUPAC(国际纯粹与应用化学联合会)将沸点升高列为溶液依数性的标准术语。
Gold Book Compendium of Chemical Terminology, IUPAC.
教材支持
《Atkins' Physical Chemistry》(第11版)第5章详细推导沸点升高公式,强调其热力学基础。
数据手册
CRC Handbook of Chemistry and Physics 提供常见溶剂的$K_b$值(如苯:$2.53 , text{°C·kg/mol}$)。
以上内容综合物理化学原理及权威资料,确保科学性与实用性。
沸点升高是指液体沸腾时的温度因外界条件或溶质存在而升高的现象,主要分为以下两种情况:
定义与原理
液体的沸点是指其饱和蒸气压等于外界压强时的温度。当外界压强增大时,液体需要更高的温度才能使蒸气压达到外界压强,因此沸点升高。例如高压锅中水的沸点可达120℃以上。
公式表达
根据克劳修斯-克拉佩龙方程,沸点与压强的关系可表示为:
$$
lnleft(frac{P_2}{P1}right) = frac{Delta H{text{vap}}}{R} left( frac{1}{T_1} - frac{1}{T_2} right)
$$
其中,( P_1 )、( P_2 )为不同压强,( T_1 )、( T2 )为对应沸点,( Delta H{text{vap}} )为汽化焓。
定义与原因
当非挥发性溶质(如盐)加入溶剂(如水)时,溶液的蒸气压下降,需更高温度才能使蒸气压等于外界压强,导致沸点升高。这种现象属于依数性,仅与溶质粒子数量有关,与种类无关。
计算公式
沸点升高值 ( Delta T_b ) 可通过公式计算:
$$
Delta T_b = K_b cdot m
$$
其中,( K_b ) 为溶剂的沸点升高常数,( m ) 为溶质的质量摩尔浓度。
纯水在常压下沸点为100℃,而氯化钠饱和溶液的常压沸点为109℃,沸点升高9℃。
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