化学中几个很重要的基本定律
2011-05-21 10:51阅读：
1、道尔顿分压定律
道尔顿分压定律（也称
道尔顿定律）描述的是
理想气体的特性。这一经验定律是在
1801年由
约翰·道尔顿所观察得到的。在任何容器内的气体混合物中，如果各组分之间不发生化学反应，则每一种气体都均匀地分布在整个容器内，它所产生的压强和它单独占有整个容器时所产生的压强相同
[1]。也就是说，一定量的气体在一定容积的容器中的压强仅与温度有关。例如，零摄氏度时，1mol
氧气在 22.4L 体积内的压强是 101.3kPa 。如果向容器内加入 1mol 氮气并保持容器体积不变，则氧气的压强还是
101.3kPa，但容器内的总压强增大一倍。可见， 1mol 氮气在这种状态下产生的压强也是 101.3kPa 。
道尔顿[2]（Dalton）总结了这些实验事实，得出下列结论：某一气体在气体混合物中产生的分压等于在相同温度下它单独占有整个容器时所产生的压力；而气体混合物的总压强等于其中各气体分压之和，这就是气体分压定律（law
of partial pressure）。
需要注意的是，实际气体并不严格遵从道尔顿分压定律，在高压情况下尤其如此。当压力很高时，
分子所占的体积和分子之间的空隙具有可比性；同时，更短的分子间距离使得分子间作用力增强，从而会改变各组分的分压力。这两点在道尔顿定律中并没有体现。
2、拉乌尔定律
拉乌尔定律是溶液热力学研究的基础，它对相平衡和溶液热力学函数的研究起指导作用，是法国人拉乌尔在1880年所提出的，广泛应用于蒸馏和吸收等过程的计算中。
拉乌尔定律（Raoult's law）：
物理化学的基本定律之一，是
拉乌尔定律
法国物理学家F.-M.拉乌尔在1887年研究含有非挥发性溶质的稀溶液的行为时发现的，可表述为：“在某一温度下，稀溶液的蒸气压等于纯溶剂的蒸气压乘以溶剂的摩尔分数”。
其数学表达式为：
pA＝p xA式中pA是溶液中溶剂的蒸气分压；p是纯溶剂的蒸气压；xA是溶剂的物质的
原子摩尔分数
量分数。
该定律是法国物理学家F.M.拉乌尔于1887年在实验基础上提出的，它是稀薄溶液的基本规律之一。对于不同的溶液，虽然定律适用的浓度范围不同，但在xA→1的条件下任何溶液都能严格遵从上式。拉乌尔定律最初是在研究不挥发性非电解质的稀薄溶液时总结出来的，后来发现，对于其他稀薄溶液中的溶剂也是正确的。在任意满足xA→1的溶液中，溶剂分子所受的作用力几乎与纯溶剂中的分子相同。所以，在一个溶液中，若其中某组分的分子所受的作用与纯态时相等
[1]，则该组分的蒸气压就服从拉乌尔定律。
在非电解质的稀溶液中，溶剂的蒸气压P，等于纯溶剂的蒸气压P0与该溶液中所含溶剂的克分子分数N0（溶剂克分子数与溶剂及溶质总克分子数的比数）的乘积：P=P0×N0。
3、亨利定律
亨利定律Henry's law，物理化学的基本定律之一，是
英国的W.亨利在1803年研究气体在液体中的
溶解度规律时发现的，可表述为：“在一定温度下，某种气体在溶液中的浓度与液面上该气体的平衡压力成正比。”这一定律对于稀溶液中挥发性溶质也同样有用。
实验表明，只有当气体在液体中的溶解度不很高时该定律才是正确的，此时的气体实际上是稀溶液中的挥发性溶质，气体压力则是溶质的蒸气压。所以亨利定律还可表述为：在一定温度下，稀薄溶液中溶质的蒸气分压与溶液浓度成正比。
一般来说，气体在溶剂中的溶解度很小，所形成的溶液属于稀溶液范围。气体B在溶剂A中溶液的组成无论是由B的摩尔分数xB，质量摩尔浓度bB，浓度cB等表示时，均与气体溶质B的压力近似成正比。用公式表示时亨利定律可以有多种形式。如：
PB=Kx,B·xB
PB=Kb,B·bB
PB=Kc,B·cB
式中pB是稀薄溶液中溶质的蒸气分压；xB是溶质的物质的量分数； k为
亨利常数，其值与温度、压力以及溶质和溶剂的本性有关。由于亨利定律中溶液组成标度的不同，亨利系数的单位不同，一定温度下同一溶质在同一溶剂中的数值也不一样，上式中的xB（溶质B的摩尔分数）、bB（
质量摩尔浓度）或cB（
物质的量浓度）等表示时k值将随之变化。Kx，Kb，Kc的单位分别为Pa，Pa·mol^-1·㎏，Pa·mo^l-1·m^3 。
只有溶质在气相中和液相中的分子状态相同时，亨利定律才能适用。若溶质分子在溶液中有离解、缔合等，则上式中的xB（或mB、cB等）应是指与气相中分子状态相同的那一部分的含量；在总压力不大时，若多种气体同时溶于同一个液体中，亨利定律可分别适用于其中的任一种气体；一般来说，溶液越稀,亨利定律愈准确，在xB→0时溶质能严格服从定律。
温度不同，亨利系数不同，温度升高，挥发性溶质的挥发能力增强，亨利系数增大。换而言之，同样分压下温度升高，气体的溶解度减小。
若有几种气体同时溶于同一溶剂中形成稀溶液时，每种气体的平衡分压与其溶解度关系分别适用亨利定律。空气中的N2和O2在水中的溶解就是这样的例子。
