Raoult’s Law

拉午耳定律(一)

拉午耳定律 (Raoult’s Law)(一)
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

我們生活時時刻刻都在接觸水溶液,自古以來科學家對於水溶液的研究也一直從不間斷,從水溶液的基本性質如滲透壓、蒸氣壓、凝固點,到水溶液的應用等。很久以前大家就發現到含有非揮發性物質的水溶液,比起純水其沸騰溫度更高,顯示溶液中溶質的存在降低了溶液的蒸氣壓。第一個將這個觀察分析提出理論的是德國化學家巴布(Lambert Heinrich von Babo, 1818-1899),他在1848年提出稀薄溶液蒸氣壓的下降相對量『∆P/P0』,在相同溫度下為一常數;也就是有相同粒子數的稀鹽類水溶液,其相對蒸氣壓的降低值和溫度無關。(式一)

(P0-P)/P0 = ∆P/P0 =k (式一)

P:溶液蒸氣壓,P0:純溶劑蒸氣壓,∆P:蒸氣壓下降量,k:常數。

溶液的蒸汽壓與拉午耳定律(二)

溶液的蒸汽壓與拉午耳定律 (Raoult’s Law) (二)
國立台灣大學化學系陳光彥/國立臺灣大學化學系陳藹然博士責任編輯

溶液的組成決定了溶液的蒸汽壓。根據拉午耳定律,溶質為非揮發性非電解質的稀薄溶液,其蒸氣壓和溶劑的莫耳分率成正比。若溶質為揮發性高蒸氣壓物質,溶液的蒸汽壓等於溶液中每一成份的蒸汽壓的總和(包含溶質和溶劑),每一成份的蒸汽壓等於此純物質的蒸汽壓和它在溶液中的莫耳分率(mole fraction)的乘積,溶液的總蒸汽壓P可以表示為下面的式子P=P*AXA+P*BXB……,而個別物質的蒸汽壓可以表示為Pi=P*iXi,其中,P*i為純物質的蒸汽壓,Xi為純物質在溶液中的莫耳分率。

就像符合理想氣體方程式的氣體稱之為「理想氣體」一樣,溶液的蒸汽壓符合拉午耳定律的溶液稱為「理想溶液(Ideal solution)」。理想溶液中的分子之間的引力相似,不論是溶質-溶質、溶劑-溶劑或溶質-溶劑間的引力。因此溶液的體積具有加成性,符合1 + 1 = 2原則,不因溶劑-溶質間吸引力不同而出現1 + 1不等於2的情形。也因為分子間的引力相近,混合時無能量改變,理想溶液在混合時沒有能量的變化,不會吸熱或放熱。譬如苯(Benzene)與甲苯(Toluene)混合溶液,兩者的分子大小相近、化學結構和極性相似,可形成理想溶液。