[科普中國]-稀溶液依數(shù)性

稀溶液與純?nèi)軇┫啾饶承┪锢硇再|(zhì)會有所變化如蒸氣壓下降、凝固點(diǎn)降低、沸點(diǎn)升高和滲透壓的產(chǎn)生。這是多組分系統(tǒng)中化學(xué)勢隨組分?jǐn)?shù)而表現(xiàn)出來的自身變化規(guī)律，溶液的依數(shù)性只有在溶液的濃度很稀的時候才有規(guī)律，而且溶液越稀，其依數(shù)性的規(guī)律性越強(qiáng)。依數(shù)性與溶質(zhì)的本性無關(guān)，由溶質(zhì)粒子數(shù)目的多少決定，因此被稱為稀溶液依數(shù)性。

定義稀溶液具有共同的性質(zhì)規(guī)律，如溶液的蒸汽壓下降、沸點(diǎn)升高、凝固點(diǎn)下降和滲透壓等，它們與溶質(zhì)的本性無關(guān)，由溶質(zhì)粒子數(shù)目的多少決定，因此被稱為稀溶液的依數(shù)性。1

分類非電解質(zhì)溶液的依數(shù)性非電解質(zhì)溶液中的溶質(zhì)是以分子形式進(jìn)入溶劑的,故其依數(shù)性很有規(guī)律，與溶液中所含溶質(zhì)的粒子數(shù)（即分子數(shù)）密切相關(guān)。

1、蒸汽壓降低

從分子運(yùn)動論的角度分析可知,液體的蒸氣壓就是液體和蒸氣建立平衡時的蒸氣壓力,它與單位時間里由液面蒸發(fā)的分子數(shù)有關(guān)。由于加入少量難揮發(fā)的非電解質(zhì)溶質(zhì),必然降低了單位體積溶液內(nèi)所含可揮發(fā)溶劑分子的數(shù)目,溶液表面也會被部分難揮發(fā)的溶質(zhì)所占據(jù)。因此單位時間內(nèi)逸出液面的溶劑分子數(shù)相應(yīng)減少,這樣蒸氣中含有較少的溶劑分子（氣相）即可與溶液（液相）處于平衡狀態(tài),即形成了溶液蒸氣壓低于純?nèi)軇┱魵鈮旱臓顟B(tài)。同一溫下，純?nèi)軇┱魵鈮号c溶液蒸氣壓之差稱作溶液的蒸氣壓下降。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在一定溫度時，對于難揮發(fā)非電解質(zhì)的稀溶液，其蒸氣壓下降值（ΔP）與溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)成正比。2

2、沸點(diǎn)上升

液體的沸點(diǎn)是液體的蒸氣壓等于外界壓力時的溫度。溶液由于蒸氣壓低于純水蒸氣壓，故在100℃時溶液蒸氣壓小于外界壓力，要想使溶液的蒸氣壓達(dá)到101. 3kPa，必須升高溫度，因而溶液的沸點(diǎn)高于純?nèi)軇?。溶液的沸點(diǎn)上升(△ Tb ) 與溶液的質(zhì)量摩爾濃度m（1kg溶劑中所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量）成正比。3

3、凝固點(diǎn)下降

物質(zhì)的凝固點(diǎn)是其固態(tài)蒸氣壓等于液態(tài)蒸氣壓時的溫度，純水在0℃ 時結(jié)冰，冰的蒸氣壓等于水的蒸氣壓。 當(dāng)難揮發(fā)性溶質(zhì)溶于水形成溶液時，溶液的凝固點(diǎn)就是溶液中溶劑與純固態(tài)溶劑具有相同蒸氣壓時的溫度。因?yàn)槿芤赫魵鈮合陆?，使得冰的蒸氣壓大于溶液蒸氣壓，冰、液不能共存。冰溶?故溶液在0℃ 時不能結(jié)冰。 當(dāng)溫度繼續(xù)降低時，由于冰隨溫度降低蒸氣壓下降的程度大， 溶液蒸氣壓下降的程度小， 在0℃ 以下的某溫度時，它們二者可達(dá)到相等。此時即為冰、液共存點(diǎn)，也就是此溶液的凝固點(diǎn)。它要比純?nèi)軇?如水) 的凝固點(diǎn)低。溶液的凝固點(diǎn)下降(△ Tf ) 與溶液的質(zhì)量摩爾濃度同樣是成正比關(guān)系。4

4、溶液的滲透壓

半透膜具有選擇性的允許水或某些小分子透過，而不允許其他分子透過的性質(zhì)。稀溶液在半透膜表面擴(kuò)散速率大，濃溶液因?yàn)閱挝惑w積內(nèi)溶劑分子數(shù)相應(yīng)減少，溶劑分子在其表高擴(kuò)散速率小， 結(jié)果是稀溶液中的水向濃溶液中滲透，使得濃溶液體積增大。當(dāng)滲透作用達(dá)到平衡時，即半透膜兩邊溶液濃度相等時，半透膜兩邊的靜壓力差稱為滲透壓。一定溫度時，溶液越濃，產(chǎn)生的滲透壓越大。5

電解質(zhì)溶液的依數(shù)性電解質(zhì)溶液與非電解質(zhì)溶液有所不同,它要復(fù)雜的多。因?yàn)楫?dāng)電解質(zhì)物質(zhì)溶于水時，由于電解質(zhì)的種類不同，有可以全部電離成離子的強(qiáng)電解質(zhì)，也有只能部分電離成離子的弱電解質(zhì)，它們在溶液中的粒子數(shù)、質(zhì)量摩爾濃度等就不可能有一個統(tǒng)一的規(guī)律。電解質(zhì)溶液的依數(shù)性，與非電解質(zhì)溶液依數(shù)性的數(shù)學(xué)表達(dá)式大體相同，但考慮到上述原因，通常要加上一個系數(shù)i (范特荷夫系數(shù))。6

應(yīng)用大家熟悉的生理鹽水、葡萄糖注射液就是為了維持人體血管里紅細(xì)胞與周圍血漿正常的滲透壓，而特別配制成0. 9%、5% 的等滲溶液； 有時為了處理一些因大面積燒傷而嚴(yán)重脫水或因失鈉過多而血漿水分增多的特殊病人，也會相應(yīng)使用低滲溶液或高滲溶液。滲透作用對生物的生命現(xiàn)象也有著十分重要的作用。

冬天汽車散熱器里使用的防凍劑,利用的就是凝固點(diǎn)下降的原理。

測定未知物質(zhì)的相對分子質(zhì)量通常也是利用稀溶液的依數(shù)性來完成的，其中凝固點(diǎn)下降法最為常用，并且較為準(zhǔn)確。7

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

李廉 - 副教授 - 中國礦業(yè)大學(xué)