什么是蒸气压降低?
当难挥发性溶质溶解在溶剂中时,所得溶液的蒸气压会低于纯溶剂的蒸气压。这一现象属于稀溶液的依数性(colligative property),可以用拉乌尔定律来描述。蒸气压降低的幅度 \(\Delta p\) 只取决于所溶解溶质的摩尔分数,而与溶质的化学性质无关。本计算器适用于任意一致的压强单位(mmHg、atm、kPa、torr),因为计算过程中单位会原样保留。
如何使用本计算器
依次输入溶质(被溶解的物质)的物质的量、溶剂的物质的量,以及纯溶剂的蒸气压(\(\text{p}^{\circ}\))。计算器会自动算出溶质的摩尔分数、对应的蒸气压降低值 \(\Delta p\),以及溶液最终的蒸气压。
公式详解
理想溶液的蒸气压为 \(p = x_{\text{溶剂}} \times \text{p}^{\circ}\)。由于各组分的摩尔分数之和等于 1,因此蒸气压降低值为 $$\Delta p = \text{p}^{\circ} - p = x_{\text{溶质}} \times \text{p}^{\circ}$$ 其中溶质的摩尔分数 $$x_{\text{溶质}} = \frac{n_{\text{溶质}}}{n_{\text{溶质}} + n_{\text{溶剂}}}$$ 溶液的蒸气压则为 \(p = \text{p}^{\circ} - \Delta p\)。
计算实例
假设将 0.5 mol 难挥发性溶质溶解在 9.5 mol 水中,纯水的蒸气压为 760 mmHg。此时总物质的量 \(= 10\),因此 \(x_{\text{溶质}} = 0.5 / 10 = 0.05\)。于是 $$\Delta p = 0.05 \times 760 = 38 \ \text{mmHg}$$ 溶液的蒸气压为 \(760 - 38 = 722 \ \text{mmHg}\)。
常见问题
溶质的种类会影响结果吗?对于含难挥发性溶质的理想溶液,结果只取决于摩尔分数,与溶质的种类无关。
如果溶质会电离怎么办?对于离子型溶质,需要将有效物质的量乘以范特霍夫因子(\(i\)),以计入其电离成离子的影响。
\(\text{p}^{\circ}\) 应该用什么单位?任意压强单位都可以;输入时用什么单位,算出的 \(\Delta p\) 和溶液蒸气压就是同一单位。