范特霍夫因子(,以荷兰化学家范特霍夫命名)表示溶质对溶液依数性性质(如渗透压、蒸汽压下降、沸点升高和凝固点降低)影响的程度,一般以代號 i 表示。范特霍夫因子是已溶解的物质产生的实际微粒浓度,和根据其质量所计算得出的浓度的比值,因而是无因次的。
对于大多数溶解在水中的非电解质,范特霍夫因子数值是1。对于大多数溶于水中的离子化合物,范特霍夫因子等于该物质化學式單位中所含独立离子个数,如KCl是2,Ca(OH)2是3;这仅在理想溶液中成立,因为离子缔合(Ion-association)现象很少发生。在特定的瞬间,一小部分离子会配对在一起,因而被计为一个微粒。这种离子缔合现象在任何电解质溶液中都会不同程度的发生,导致了与范特霍夫因子与实际间的偏差。这种偏差在离子有多重化合价(multiple charges,如铜、铁)时会达到最大。
溶质解离
溶质解离度是溶解于溶液中的溶质分子的比例。它通常用希腊字母 \alpha 表示。这一系数和范特霍夫因子之间的关系很简单;如果 \alpha 比例的溶质解离为了 n 个离子,那么,
: i = \alpha n + (1- \alpha) = 1 + \alpha (n - 1)
例如,如下的电离方程,
:KCl K+ + Cl–
产生了 n = 2 个离子,所以 i = 1 + \alpha 。
溶质缔合
类似的,如果 n 莫耳的溶质中以偶合度 \beta 比例結合形成一个一莫耳微粒,那么
: i =1 - (1 - \frac{1}{n})\beta = 1 - \frac{n-1}{n}\beta
例如,乙酸在苯中的二聚作用,
:2CH3COOH (CH3COOH)2
两摩尔的乙酸缔合形成一莫耳物质,所以,
:i=1-(1-\frac{1}{2})\beta = 1-\frac{\beta}{2}
物理意义
导致了羧酸的二聚作用]]
- 若溶质微粒在溶液中缔合,i值小于1,。例如各类羧酸或苯甲酸在苯中形成的二聚体,所以实际溶解的溶质微粒数是酸分子数的一半。
- 若溶质分子在溶液中离解,i值大于1。例如氯化钠、氯化钾、氯化镁等强电解质溶于水中。
- 若溶质分子在溶解中既不离解也不缔合,i值便等于1,例如葡萄糖溶于水中。
- i = 实际溶解的微粒数 ÷ 最初投入溶剂的微粒数。这表示平均算来,在稀溶液中,每单位化学式所溶解的微粒数。
*實際計算上i應小於其理論值,且溶液愈稀薄,i值偏差愈小
参见
- 依数性
- 拉乌尔定律
- 范特霍夫方程
- 渗透压
参考來源
延伸閱讀
- [https://web.archive.org/web/20120504022907/http://www.roanestate.edu/faculty/condon/handouts/vanthoff.html 如何估算范特霍夫因子的值(How to determine the approximate van't Hoff factor)]
- [http://www.chemteam.info/Solutions/vant-Hoff-factor-Probs.html 范特霍夫因子的相关计算]
- [http://www.foothill.edu/attach/psme/sinha.FPDepression.pdf 验证范特霍夫因子与溶液依数性性质的试验]
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