
【機】 law of freezing-point depression
凍點降低定律(Freezing Point Depression Law)是物理化學中的基礎理論,描述溶液中溶質濃度與凝固點下降之間的定量關系。其核心原理為:當非揮發性溶質溶解于溶劑時,溶液的凝固點會低于純溶劑的凝固點,下降幅度與溶質的摩爾濃度成正比。
該定律的數學表達式為: $$ ΔT_f = K_f cdot m cdot i $$ 其中ΔT_f表示凝固點降低值,K_f為溶劑的凝固點降低常數(如水的K_f為1.86°C·kg/mol),m為溶液的質量摩爾濃度,i為範托夫因子(與溶質解離程度相關)。
在工業實踐中,該定律被廣泛應用于:
該現象最早由法國科學家弗朗索瓦·瑪麗·拉烏爾(François-Marie Raoult)在1882年系統闡述,後經雅各布斯·亨裡克斯·範托夫(Jacobus Henricus van't Hoff)完善為定量公式。國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)将其列為溶液依數性的四大表現之一,與蒸氣壓下降、沸點升高及滲透壓現象共同構成溶液熱力學基礎體系。
凍點降低定律(又稱凝固點降低定律)是描述溶液冰點(凝固點)低于純溶劑的現象及其定量關系的物理化學規律,以下是詳細解釋:
當溶質溶解于溶劑時,溶液的冰點會低于純溶劑的冰點。這種現象稱為凍點降低,其降低值與溶質的濃度成正比。例如,海水因含鹽凝固點可降至-1.332℃,乙二醇溶液濃度達68%時冰點甚至可降至-68℃。
凍點降低公式一般表示為: $$ ΔT_f = K_f cdot b $$ 其中:
公式中的質量摩爾濃度(b)指每千克溶劑中溶解的溶質物質的量,這種濃度表示法避免了溫度對體積的影響,使計算更精确。
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