§1.2.1 溶液浓度的表示方法
定义:设溶质为\(B\),溶剂为\(A\)。
\((1)b(B)\triangleq\frac{n(B)}{m(A)}\),称为质量摩尔浓度,单位\(\text{mol}\cdot\text{kg}^{-1}\);
\((2)c(B)\triangleq \frac{n(B)}{V}\),称为物质的量浓度,单位\(\text{mol}\cdot\text{L}^{-1}\);
\((3)\omega(B)\triangleq \frac{m(B)}{m}\),称为质量分数,无量纲;
\((4)x(B)\triangleq \frac{n(B)}{n}\),称为摩尔分数,无量纲。
引理:同种溶剂,稀溶液,\(x\propto b\)。
证明:\(x=\frac{n_B}{n}\approx\frac{n_B}{n_A}=b\cdot\frac{m_A}{n_{A}}=b\cdot M_A\),而\(M_A\)为定值。\(\quad\Box\)
§1.2.2 溶液的饱和蒸气压
定义:纯液体的饱和蒸气压是指,将其置于密闭的真空容器中,气体分子会蒸发;到气体分子积累到一定量时又会与液面碰撞而进入液体(称为凝聚)。这个过程平衡时的蒸汽压强称为(饱和)蒸气压,用\(p^\star\)表示。
类似地可以定义溶液的饱和蒸气压。
定理\((\text{Raoult})\):记\(p^*\)为溶剂饱和蒸气压,\(p\)为溶液饱和蒸气压,且溶质为难挥发电解质,则
推论:记\(\Delta p=p^*-p\)为减小的蒸气压(减小的原因是部分不挥发的溶质在表面),则\(\Delta p=p^*\cdot x(\text{质})\)。由引理可得如下结论:
对于相同的溶剂,只要溶质是难挥发电解质且溶液是稀溶液,则\(\Delta p\propto b\)。
§1.2.3 稀溶液的依数性
定义:依数性是指某数值只与溶质浓度有关,与种类无关的性质。
依定义及前,饱和蒸气压便具有依数性。
沸点:
液体的汽化时刻都在进行,但沸腾当且仅当饱和蒸气压与外界气压相等。如图是\(T-p^*\)图:
记\(\Delta T_b\)为溶液沸点与溶质沸点的差,则有如下定理:
而\(\Delta p^*\propto b\),故有:
定理(稀溶液的沸点升高公式):\(\Delta T_b=k_b\cdot b\),\(k_b\)称为稀溶液沸点升高常数。