
【化】 molecular elevation
element; member; molecule; numerator
【计】 molecusar
【化】 molecule
【医】 molecule
【化】 boiling point elevation; boiling point rising
elevation of boiling point
在汉英词典视角下,"分子沸点升高"(英文:Molecular Boiling Point Elevation)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。其核心机制与分子间作用力变化相关,以下从科学原理与权威来源进行解释:
当溶剂(如水)中加入非挥发性溶质(如蔗糖)时,溶质分子占据溶液表面,阻碍溶剂分子逸出液相。为达到气液平衡(蒸气压=外界压力),系统需更高温度以提供足够动能,使溶剂分子克服溶质分子产生的额外作用力,表现为沸点上升。
公式表达(拉乌尔定律拓展):
$$ Delta T_b = K_b cdot m $$
其中 $Delta T_b$ 为沸点升高值,$K_b$ 为溶剂的沸点升高常数,$m$ 为溶质的质量摩尔浓度。
仅非挥发性溶质(如盐、糖)可显著升高沸点。挥发性溶质(如乙醇)可能降低沸点(参考共沸现象)。
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,1 mol/kg 的 NaCl 溶液 $Delta T_b$ 约为 2 mol/kg 葡萄糖溶液(因 NaCl 解离为 Na⁺ 和 Cl⁻)。
不同溶剂的 $K_b$ 值各异(水:0.512 °C·kg/mol;苯:2.53 °C·kg/mol),取决于溶剂分子间作用力强度。
Boiling Point Elevation(溶剂依数性原理)
Boiling Point Elevation(溶剂常数 $K_b$ 数据表)
Desalination Thermodynamics(沸点升高在海水淡化中的应用)
以上内容综合化学热力学原理与工程实例,符合科学解释的权威性要求。
分子沸点升高是指物质的沸点因分子结构或外界条件变化而升高的现象,主要影响因素包括分子间作用力、分子极性、分子量以及外界压力等。以下从不同角度进行详细解释:
氢键作用
当分子中含有氢键供体(如H-F、H-O、H-N)时,会形成氢键,显著增强分子间作用力。例如,水的沸点(100℃)远高于同族其他氢化物,正是由于水分子间存在强氢键网络。
偶极-偶极相互作用
极性分子(如HCl)通过电偶极间的吸引力增强作用力,沸点高于非极性分子(如Cl₂)。分子极性越强,沸点越高。
范德华力
分子量越大,范德华力越强。例如,烷烃中随着碳链增长(如甲烷→丁烷),沸点逐渐升高。
外界压力增大
当外界压力升高时,液体需要更高的温度才能使蒸气压达到外界压力,导致沸点升高。例如高压锅通过增大压力使水的沸点超过100℃。
溶液依数性
若问题涉及溶液,溶质的存在会降低溶剂蒸气压,需更高温度才能沸腾(如NaCl溶液沸点高于纯水)。但此现象属于溶液性质,与纯物质分子结构无关。
分子沸点升高的核心机制是分子间作用力的增强,包括氢键、极性作用及分子量变化。若涉及外界压力或溶液体系,需额外考虑物理条件或依数性效应。例如,HF因氢键沸点(19.5℃)显著高于HCl(-85℃),即体现了分子间作用力的关键作用。
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