飽和蒸氣壓
在密閉條件中,在一定溫度下,與固體或液體處于相平衡的蒸氣所具有的壓強稱為飽和蒸氣壓。同一物質在不同溫度下有不同的飽和蒸氣壓,并隨著溫度的升高而增大。純溶劑的飽和蒸氣壓大于溶液的飽和蒸氣壓;對于同一物質,固態的飽和蒸氣壓小于液態的飽和蒸氣壓。
舉例
在30℃時,水的飽和蒸氣壓為4132.982Pa,乙醇為10532.438Pa。而在100℃時,水的飽和蒸氣壓增大到101324.72Pa,乙醇為222647.74Pa。飽和蒸氣壓是液體的一項重要物理性質,液體的沸點、液體混合物的相對揮發度等都與之有關。
如:放在杯子里的水,會因不斷蒸發變得愈來愈少。如果把純水放在一個密閉的容器里,并抽走上方的空氣。當水不斷蒸發時,水面上方汽相的壓力,即水的蒸汽所具有的壓力就不斷增加。但是,當溫度一定時,汽相壓力最終將穩定在一個固定的數值上,這時的汽相壓力稱為水在該溫度下的飽和蒸汽壓力。當汽相壓力的數值達到飽和蒸汽壓力的數值時,液相的水分子仍然不斷地氣化,汽相的水分子也不斷地冷凝成液體,只是由于水的氣化速度等于水蒸汽的冷凝速度,液體量才沒有減少,氣體量也沒有增加,液體和氣體達到平衡狀態。
計算公式
1、Clausius-Claperon方程:d lnp/d(1/T)=-H(v)/(R*Z(v))
式中p為蒸氣壓;H(v)為蒸發潛熱;Z(v)為飽和蒸汽壓縮因子與飽和液體壓縮因子之差 。
該方程是一個十分重要的方程,大部分蒸汽壓方程是從此式積分得出的 。
2、Clapeyron 方程:
若上式中H(v)/(R*Z(v))為與溫度無關的常數,積分式,并令積分常數為A,則得Clapeyron方程:ln p=A-B/T
式中B=H(v)/(R*Z(v))。
3、Antoine方程:lg p=A-B/(T+C)
式中,A,B,C為Antoine常數,可查數據表。Antoine方程是對Clausius-Clapeyron方程最簡單的改進,在1.333~199.98kPa范圍內誤差小。
計算參數
在表1中給出了采用Antoine公式計算不同物質在不同溫度下蒸氣壓的常數A、B、C。其公式如下
lgP=A-B/(t+C) (1)
式中:P-物質的蒸氣壓,毫米汞柱;
t-溫度,℃
公式(1)適用于大多數化合物;而對于另外一些只需常數B與C值的物質,則可采用(2)公式進行計算
lgP=-52.23B/T+C (2)
式中:P-物質的蒸氣壓,毫米汞柱;
表1 不同物質的蒸氣壓
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