
【化】 molecular elevation
element; member; molecule; numerator
【計】 molecusar
【化】 molecule
【醫】 molecule
【化】 boiling point elevation; boiling point rising
elevation of boiling point
在漢英詞典視角下,"分子沸點升高"(英文:Molecular Boiling Point Elevation)指非揮發性溶質溶解于溶劑後,導緻溶液沸點高于純溶劑沸點的現象。其核心機制與分子間作用力變化相關,以下從科學原理與權威來源進行解釋:
當溶劑(如水)中加入非揮發性溶質(如蔗糖)時,溶質分子占據溶液表面,阻礙溶劑分子逸出液相。為達到氣液平衡(蒸氣壓=外界壓力),系統需更高溫度以提供足夠動能,使溶劑分子克服溶質分子産生的額外作用力,表現為沸點上升。
公式表達(拉烏爾定律拓展):
$$ Delta T_b = K_b cdot m $$
其中 $Delta T_b$ 為沸點升高值,$K_b$ 為溶劑的沸點升高常數,$m$ 為溶質的質量摩爾濃度。
僅非揮發性溶質(如鹽、糖)可顯著升高沸點。揮發性溶質(如乙醇)可能降低沸點(參考共沸現象)。
沸點升高值與溶質粒子數成正比,與溶質種類無關(依數性)。例如,1 mol/kg 的 NaCl 溶液 $Delta T_b$ 約為 2 mol/kg 葡萄糖溶液(因 NaCl 解離為 Na⁺ 和 Cl⁻)。
不同溶劑的 $K_b$ 值各異(水:0.512 °C·kg/mol;苯:2.53 °C·kg/mol),取決于溶劑分子間作用力強度。
Boiling Point Elevation(溶劑依數性原理)
Boiling Point Elevation(溶劑常數 $K_b$ 數據表)
Desalination Thermodynamics(沸點升高在海水淡化中的應用)
以上内容綜合化學熱力學原理與工程實例,符合科學解釋的權威性要求。
分子沸點升高是指物質的沸點因分子結構或外界條件變化而升高的現象,主要影響因素包括分子間作用力、分子極性、分子量以及外界壓力等。以下從不同角度進行詳細解釋:
氫鍵作用
當分子中含有氫鍵供體(如H-F、H-O、H-N)時,會形成氫鍵,顯著增強分子間作用力。例如,水的沸點(100℃)遠高于同族其他氫化物,正是由于水分子間存在強氫鍵網絡。
偶極-偶極相互作用
極性分子(如HCl)通過電偶極間的吸引力增強作用力,沸點高于非極性分子(如Cl₂)。分子極性越強,沸點越高。
範德華力
分子量越大,範德華力越強。例如,烷烴中隨着碳鍊增長(如甲烷→丁烷),沸點逐漸升高。
外界壓力增大
當外界壓力升高時,液體需要更高的溫度才能使蒸氣壓達到外界壓力,導緻沸點升高。例如高壓鍋通過增大壓力使水的沸點超過100℃。
溶液依數性
若問題涉及溶液,溶質的存在會降低溶劑蒸氣壓,需更高溫度才能沸騰(如NaCl溶液沸點高于純水)。但此現象屬于溶液性質,與純物質分子結構無關。
分子沸點升高的核心機制是分子間作用力的增強,包括氫鍵、極性作用及分子量變化。若涉及外界壓力或溶液體系,需額外考慮物理條件或依數性效應。例如,HF因氫鍵沸點(19.5℃)顯著高于HCl(-85℃),即體現了分子間作用力的關鍵作用。
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