范特霍夫因子
字数 753 2025-11-17 08:45:28
范特霍夫因子
- 基本定义
范特霍夫因子(van’t Hoff factor,符号为 i)是描述溶质在溶液中实际解离或缔合行为的无量纲参数。其定义为:
\[ i = \frac{\text{溶液中实际粒子数}}{\text{溶质未解离时的理论粒子数}} \]
例如,1 mol NaCl 若完全解离为 Na⁺ 和 Cl⁻,理论粒子数为 2,但实际因离子缔合可能略小于 2。
- 与依数性的关联
范特霍夫因子用于修正理想溶液的依数性公式(如沸点升高、凝固点降低、渗透压)。以渗透压为例:
理想公式 \(\Pi = cRT\)(c 为摩尔浓度)修正为:
\[ \Pi = i \cdot cRT \]
类似地,凝固点降低 \(\Delta T_f = i \cdot K_f \cdot m\)(m 为质量摩尔浓度)。
- 不同溶质类型的取值
- 非电解质(如葡萄糖):不解离,i = 1。
- 完全解离的电解质(如 NaCl、KBr):i = 离子数(NaCl 为 2,CaCl₂ 为 3)。
- 部分解离或缔合的电解质:i 介于 1 与理论最大值之间,可通过实验测量。
-
实际溶液中的偏差
在浓溶液中,离子间相互作用(如静电引力)会导致有效粒子数减少,使 i 低于理论值。例如,0.1 mol/kg NaCl 溶液的 i ≈ 1.87(非精确 2)。 -
测定与计算
通过测量依数性(如凝固点降低)反推 i:
\[ i = \frac{\Delta T_f}{K_f \cdot m} \]
结合电导率数据可进一步分析解离度。
- 应用场景
- 生物化学:计算蛋白质等大分子的渗透压。
- 工业设计:防冻剂浓度调整(考虑电解质 i 值)。
- 地球科学:海水凝固点预测需计入盐类的 i。