什麼是蒸氣壓下降?
當不揮發性溶質溶於溶劑後,溶液的蒸氣壓會比純溶劑來得低。這種依數性質(colligative property)正是由拉午耳定律(Raoult's law)所描述。下降量 \(\Delta p\) 只與溶解溶質的莫耳分率有關,而與溶質本身是什麼物質無關。本計算器可搭配任何一致的壓力單位(mmHg、atm、kPa、torr),因為單位會原封不動地帶入計算結果。
如何使用本計算器
輸入溶質(被溶解的物質)的莫耳數、溶劑的莫耳數,以及純溶劑的蒸氣壓(\(\text{p}^{\circ}\))。本工具會自動算出溶質的莫耳分率、對應的蒸氣壓下降值 \(\Delta p\),以及溶液最終的蒸氣壓。
公式說明
理想溶液的蒸氣壓為 \(p = x_{溶劑} \times \text{p}^{\circ}\)。由於各組成的莫耳分率相加等於 1,因此下降量為 $$\Delta p = \text{p}^{\circ} - p = x_{溶質} \times \text{p}^{\circ}$$ 溶質的莫耳分率為 $$x_{溶質} = \frac{n_{溶質}}{n_{溶質} + n_{溶劑}}$$ 溶液的蒸氣壓則為 \(p = \text{p}^{\circ} - \Delta p\)。
範例演算
假設將 0.5 mol 的不揮發性溶質溶於 9.5 mol 的水中,而純水的蒸氣壓為 760 mmHg。總莫耳數 = 10,因此 $$x_{溶質} = \frac{0.5}{10} = 0.05$$ 所以 $$\Delta p = 0.05 \times 760 = 38 \text{ mmHg}$$ 溶液的蒸氣壓即為 $$760 - 38 = 722 \text{ mmHg}$$
常見問題
溶質的種類會影響結果嗎?對於含不揮發性溶質的理想溶液而言,只有莫耳分率會影響結果,與溶質屬於哪一類物質無關。
如果溶質會解離怎麼辦?對於離子型溶質,需將有效莫耳數乘上凡特荷夫因子(van't Hoff factor,\(i\)),以反映其解離成離子後的影響。
\(\text{p}^{\circ}\) 應該用什麼單位?任何壓力單位都適用;\(\Delta p\) 與溶液的蒸氣壓會以你輸入時所用的相同單位呈現。