依數性質

溶解度、蒸氣壓、沸點、滲透壓

三種利用依數性質求分子量方法的比較(下)

三種利用依數性質求分子量方法的比較(下)
國立臺灣師範大學化學系兼任教師邱智宏

連結:三種利用依數性質求分子量方法的比較(上)

利用滲透壓法(osmometry),可以求出非揮發性溶質的分子量。依據(上)篇,對公式的推導中可以了解,此法僅適用於稀薄溶液,在非稀薄溶液中將產生無法避免的誤差。除了滲透壓法外,溶液的沸點上升法(ebullioscopy)、凝固點下降法(cryoscopy)亦可以求出溶質的分子量。唯此三者何者較優?本文將以實際的例子比較其在測量溶質分子量的優劣。

三種利用依數性質求分子量方法的比較(上)

三種利用依數性質求分子量方法的比較(上)
國立臺灣師範大學化學系兼任教師邱智宏

高中化學課程介紹依數性質(colligative properties)時,總會提到利用溶液的沸點上升法(ebullioscopy)、凝固點下降法(cryoscopy)及滲透壓法(osmometry)等三種方法,來量測非揮發性溶質的分子量。

雖然前二種方法在現今的實驗室已經鮮少使用,但在化學史的介紹及公式的推導上,仍有其存在的價值。儘管此三種方法在使用上均有其共同的限制,必須在稀薄的溶液中方能適用。唯在實際的操作上,利用滲透壓法求非揮發性溶質的分子量,其準確度要比前二者高,本文分為(上)、(下)二篇,(上)篇試著經由滲透壓法公式的推導,讓讀者了解其使用上的限制,及其原因為何?(下)篇以實際的例子比較三者在實際測量溶質分子量時,何者較優。

逆滲透

逆滲透 (Reverse Osmosis)
國立臺灣師範大學化學系學士生洪雋為

1逆滲透(reverse osmosis)是一種利用半透膜(semipermeable membrane)分離物質的方法,最早由美國加州大學洛杉磯分校(UCLA)的Sourirajan博士(Dr.S. Sourirajan)等科學家首先合成仿生物性選擇透膜,發現可由逆滲透原理分離液體內不同性質的物質,半透膜是一種選擇性透膜,只允許較小的溶劑分子通過,而較大的溶質大分子、離子等,則無法穿越。

水溶液凝固點降低

水溶液凝固點降低(Freezing-point Depression)
國立臺灣大學化學系陳藹然博士/國立臺灣大學化學系黃俊誠博士責任編輯

台語有句俗諺形容有權勢有能力的人「喊水會結凍」,水真的這麼容易結冰嗎?也許純水是,其他的水溶液可不見得。英國的宗教家華特生(Richard Watson,1737-1816)在1771年時測量不同濃度鹽類水溶液的的凝固點,發現鹽類溶液凝固點的降低值和溶液含鹽量成正比,且相同重量但不同鹽類造成的水溶液凝固點下降值也不盡相同。到了1788年,英國物理學家布拉格登(Charles Blagden,1748-1820)測量了氯化鈉、硝酸鉀、酒石酸鉀鈉、硫酸鎂、硫酸亞鐵等鹽類水溶液的凝固點,結果指出加入的鹽量和水溶液凝固點的降低值成簡單正比,稱為布拉格登定律(Blagden’s Law)。

水溶液凝固點降低與沸點升高

水溶液凝固點降低 (Freezing-point Depression)與沸點升高 (Boiling-point Elevation)
國立臺灣大學化學系陳藹然博士/國立臺灣大學化學系黃俊誠博士責任編輯

水溶液有很多特性,譬如具有滲透壓、高表面張力、凝固點和沸點與水不同等,18世紀時科學家就知道水溶液的凝固點比純水低與沸點比純水高。不只是只有水溶液,只要是含非揮發性溶質的溶液都會有這項特性。

滲透壓(二)

滲透壓 (Osmotic Pressure)(二)
東京大學理學博士陳藹然/國立臺灣大學化學系黃俊誠博士責任編輯

德國植物學家浦菲弗 (Wilhelm Pfeffer, 1854−1920)在1870年代,利用德國生理化學家特勞貝(Moritz Traube,1826−1894) 製造的半透膜,做了蔗糖溶液的滲透壓之定量研究。後來荷蘭的植物學家德弗里 (Jugo Mariede de Vries, 1848−1935) 在研究植物的枯萎現象時發現,當植物浸於純水中,植物會膨脹浮腫,若是改將植物浸於高濃度溶液時,植物會很快枯萎,只有將植物浸泡於適當濃度的溶液中,植物的細胞膜可維持正常。根據以上的觀察結果他推測:只有在植物細胞膜內外溶液的滲透壓相當時,細胞才能維持不被破壞。由此可知,滲透壓在生物學、生物化學和藥學上具有重大意義。

Pages
  • 1
  • 2