物質性質

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 (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*_AX_A+P*_BX_B……，而個別物質的蒸汽壓可以表示為P_i=P*_iX_i，其中，P*_i為純物質的蒸汽壓，X_i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。