
[物] 沸點升高
Any questions about those freezing point depression and boiling point elevation. Yes.
有問題嗎?關于凝固點降低,和沸點上升。
沸點升高(Boiling Point Elevation)是溶液的一種依數性現象,指在純溶劑中加入難揮發的溶質後,溶液的沸點會高于純溶劑的沸點。這一現象由溶液中溶質粒子降低溶劑蒸汽壓所導緻,需滿足溶質不揮發且不離解的條件。例如,純水的沸點為100°C,但加入氯化鈉後,鹽水的沸點會升高至約102°C。
其原理可通過熱力學解釋:溶質的存在降低了溶劑分子逃逸到氣相的趨勢,導緻相同溫度下溶液的蒸汽壓低于純溶劑。為達到外界大氣壓,溶液需被加熱至更高溫度,從而引發沸點升高。該過程的定量關系由克勞修斯-克拉佩龍方程推導出,最終形成沸點升高公式: $$ ΔT_b = K_b cdot m cdot i $$ 式中$ΔT_b$為沸點升高值,$K_b$為溶劑的沸點升高常數(水為0.512°C·kg/mol),$m$為溶液質量摩爾濃度,$i$為範托夫因子。
實際應用中,該原理被廣泛運用于:
權威研究顯示,電解質溶液的沸點升高值會因離子解離而顯著增大。例如1mol/kg的NaCl溶液理論沸點升高為1.91°C,接近實驗測量值1.97°C,這驗證了範托夫因子對電離度的修正作用。通過美國化學會(ACS)的公開實驗手冊可獲取标準測定方法及數據表。
參考資料:
Boiling Point Elevation(沸點升高)是一個物理化學概念,指在純溶劑中加入非揮發性溶質後,溶液的沸點高于純溶劑的現象。以下是詳細解釋:
基本定義
當溶質溶解于溶劑時,溶液的沸點會升高。這是因為溶質粒子(分子或離子)降低了溶劑的蒸氣壓,需要更高的溫度才能使蒸氣壓達到外界大氣壓,從而沸騰。
科學原理
該現象屬于溶液的依數性,即僅與溶質粒子數量相關,與溶質種類無關。例如,1 mol的蔗糖和1 mol的食鹽(NaCl)溶解于水時,由于後者會解離為Na⁺和Cl⁻,其沸點升高幅度更大。
應用場景
公式表達
沸點升高的計算公式為:
$$
Delta T_b = K_b cdot m cdot i
$$
其中:
示例
純水的沸點為100°C,若溶解1 mol NaCl(( i=2 )),其沸點升高約為 ( 0.512 times 1 times 2 = 1.024°C ),即溶液沸點為101.024°C。
沸點升高是溶液的重要性質,廣泛應用于科學實驗和工業生産中。如需更深入的理論推導或實驗數據,可參考物理化學教材或權威文獻。
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