范托夫因子(van't hoff factor)是指某種物質溶解在溶液中時的粒子數與這種物質在固體狀態下的粒子數之比,符號為i。
基本介紹
- 中文名:范托夫因子
- 外文名:van't hoff factor
- 符號:i
- 定義:粒子數之比
定義,計算方法,套用,沸點升高,凝固點下降,滲透壓,
定義
溶液的依數性(即溶液因為溶質的加入而體現出沸點升高、凝固點降低、飽和蒸汽壓下降、滲透壓升高等現象的性質)受溶質粒子數的影響,而單位摩爾數的不同物質在溶液中電離出的粒子的摩爾數不同,因此范托夫因子也是用於量度某種溶質對溶液所產生的依數性效果的物理量主鑽。
計算方法
在水溶液中,對於所有非電解質,i=1,例如:i(C2H5OH)=1, i(C6H12O6)=1
對於大部分強電解質,由於在水溶液中完全電離,i的值等於1個固體電解質粒子在溶液中電離出的粒子數,例如:i(NaCl)=2, i(CaCl2)=3, i[(NH4)2SO4]=3, i[Al2(SO4)3]=5
套用
沸點升高
沸點是指液體(純液體或溶液)的蒸氣壓與外界壓力相等時的溫度。如果未指明外界壓力,可認為外界壓力為101.325 kPa。對於難揮發溶質的溶液,由於蒸氣壓下降,要使溶液蒸氣壓達到外界壓力,台擔拘就得使其溫度超過純溶劑的遙榆蘭沸點,所以這類溶液的沸點總是比純溶劑的沸點高,這種現象稱為溶液的沸點升高,溶液濃度越大,沸點升高越多。
溶液沸點的升高量與i和溶質濃度的乘積成正比,即ΔT=Kbic,其中c表示溶質的質量摩爾濃度,Kb是沸點升高常數。
凝固點下降
凝固點是物質的液相和固相建立平衡的溫度。達到凝固點時,液、固兩相的蒸氣壓必定相等,否則兩相不能共存。純水的凝固點為273.16 K(0.009 9℃),這時水和凍的蒸氣壓均為610.6 Pa(4.58 mm Hg)。溶液凝固點是指從溶液中開始析出溶劑晶體時的溫度。這時體系是由溶液(液相)溶劑固相和溶劑氣相所組成。對於水溶液,溶劑固相即純冰。由於溶液蒸氣壓下降,當273.16 K時,凍的蒸氣壓仍為610.6 Pa,而溶液蒸氣壓必然低於610.6 Pa,這樣,溶液和冰就不能共存,只有在273.15 K以下熱艱享的某個溫度時,溶液蒸氣壓才能和凍的蒸氣壓相等,這時的溫度才是溶液的凝固點,所以溶液的凝固點總是比純溶劑的低,這種現象稱為凝固點下降。溶液濃度越大,蒸氣壓下降越多,凝固點下降也越多。在同一溶液中,隨著溶劑不斷結晶析出,溶液濃度將不斷增大,凝固點也將不斷下降。 溶液凝固點的下降量與詢疊妹汽i和溶質濃度的乘積成正比,即ΔT=Kfim,其中c表示溶質的質量摩爾濃度,Kf是凝固點下降常數。
滲透壓
以水溶液為例,將水溶液和純水用半透膜隔開,使膜兩面的液面在同一水平線上。事實證明,溶液一面的液面不斷上升。改用同阿棗欠海種物質的兩種不同濃度的溶液。較濃溶液的一面也不斷上升。這說明水分子透過半透膜進入溶液或者從稀溶液進入濃溶液的一面,這種溶劑分子透過半透膜進入溶液或者從稀溶承微盛液進入濃溶液的自發過程稱為滲透。
半透膜是一種具有選擇性的薄膜,只允許某些物質透過而不允許其他物質透過。火棉膠膜、玻璃紙、動植物細胞膜、毛細血管壁等物質都具有半透膜的性質。上面所舉的例子中溶質分子不能透過半透膜,而水分子則自由通過,由於膜的兩側水的摩爾分數不等,所以單位時間內從純水進入溶液的水分子數要比從溶液進入純水的多,因此出現滲透現象。然而隨著滲透的進行,單位時間內進、出的水分子數目漸趨接近,一旦相等時,體系建立滲透平衡,此時阻止溶劑進入溶液的壓力稱為溶液的滲透壓。滲透壓可以用膜兩面的液面高度差h所產生的壓力來量度。即溶液的滲透壓在數值上等於滲透達到平衡時液面高度所產生的靜水壓。
任何溶液都有滲透壓,但是,都要藉助於半透膜才能表現出來。通過實驗發現,當溫度一定時,稀溶液的滲透壓P和溶質的濃度c和范托夫因子i成正比;當濃度不變時,溶液的滲透壓P和熱力學溫度T成正比,即:P=cRTi,其中:c為溶質的摩爾濃度;R為氣體常數,R=8.315J/molK。
任何溶液都有滲透壓,但是,都要藉助於半透膜才能表現出來。通過實驗發現,當溫度一定時,稀溶液的滲透壓P和溶質的濃度c和范托夫因子i成正比;當濃度不變時,溶液的滲透壓P和熱力學溫度T成正比,即:P=cRTi,其中:c為溶質的摩爾濃度;R為氣體常數,R=8.315J/molK。