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Exp.10 沸點上昇法測定分子量
組員:
汪子晴49912032_目的與原理
陳庭郁49912030_儀器與藥品,實驗步驟
林彥汝49912051_數聚處理
目的
一、瞭解Clausius-Clapeyron方程式
 二、熟悉以沸點上昇的方法量測分子量

原理
一般非揮發的溶質容於溶劑時，其溶液的蒸氣壓因含有溶質而降
低，故其沸點因而升高。假設溶劑沸騰時，其溶質的蒸氣壓可忽
略不計，而溶劑的氣象與液相達成平衡:
 (g)   (l)
- Sm(g)dT  Vm(g)dP  -Sm(l)dT  Vm(l)dP
將上式重排，得Clapeyron equation:
dP Sm ( g )  Sm (l ) Sm


dT Vm ( g )  Vm (l ) Vm
假設溶劑的蒸氣壓遵守理想氣體定律，且Vm(g)遠大於Vm(l):
H  qrev (dP  0)
qrev
H
S 

T
T
dP
H
H
PH



dT TVm TVm ( g )
RT 2
RT
V

dP
H
P

2
PdT
RT
d ln P H vap
此為Clausius-Clapeyron方程

2
式
dT
RT
Clausius–Clapeyron relation:
是用於描述單組份系統在相平衡時壓強隨溫度的變化
率的方法，這是很有用的一個關係，因為他聯繫了飽
。
和蒸汽壓、溫度和相變焓。
假設:
1.在小幅度的溫度變化範圍內，ΔHvap不隨溫度而改變
2.在溶劑沸點T0時溶液蒸氣壓為P，在溶液沸點T時蒸氣壓為P0

p
p0
d ln P 
H vap
R
H vap
dT
T T 2
 1
1



T
T
 0

T0
P
ln 

R
 P0 
H vap
H vap  Tb * T 為沸點改變的度數
Tb



R
TT0
RT02
b
若溶液在低濃度(X2<<1)的行為遵守Raoult’s rule
*X2是溶質莫耳數
代入上式:
P
H vap  Tb
ln   = 
RT02
 P0 
重量莫爾濃度
n1:溶劑莫耳數
n2:溶質莫耳數
帶入(4)式
M1:溶劑分子量
M2:溶質分子量
W2:溶劑重量
W2:溶質重量
就一定溶劑而言，Kb值為定值，稱為
莫耳沸點上升常數 (molar boilingpoint constant)
若有一未知分子量的容質，加入一已知Kb值的溶劑中，量測
其沸點改變的度數ΔTb，即可求出溶質分子量
若溶液在低濃度(X2<<1)的行為遵守Raoult’s rule
*X2是溶質莫耳數
代入(3)式:
(4)
n1:溶劑莫耳數
n2:溶質莫耳數
M1:溶劑分子量
M2:溶質分子量
W2:溶劑重量
W2:溶質重量
帶入(4)式
(5)
(6)
儀器及藥品
貝克曼溫度計(Beckmann)
 秤量瓶100mL

環己烷(cyclohexane)
______具有揮發性
 奈(naphthalene)

貝克曼溫度計
貝克曼溫度計為特殊內封型水銀溫度計，使用於測定微
小之溫度差，而非測定實際溫度。
一般在貝克曼溫度計上之刻度有六個大刻度，每一大刻
度代表1℃之溫度差。每一大刻度又細分為100等分，因
此每一小刻度代表0.01℃之溫度差。藉由放大鏡判讀水
銀柱液面位置，可以讀至0.001℃。讀取刻度時，應注意
視線和水銀需保持水平，並以水銀凸球頂端為讀取目標。
貝克曼溫度計_校正
1. 在恆溫槽設定在（Ｔ＋５） ℃
 2. 使貝克曼溫度計上端的S型水銀貯存槽與底部之水
銀感溫球相通。其步驟為先倒置溫度計，輕拍溫度
計使水銀滑落，再正置溫度計。
 3. 將貝克曼溫度計底部感溫球浸入恆溫槽中約4分鐘，
使水銀柱液面往上昇，溫度計底部水銀與上部S型管
水銀相連接，直到水銀柱液面穩定。
 4. 即刻取出溫度計並將其倒置，一手握著溫度計，
以另手中指輕彈溫度計，使上部S型管水銀切斷。
 [貝克曼溫度計槽造精密，極易破損；故輕彈溫度計
頂部時應特別小心，不宜過於用力。]
 5. 正置貝克曼溫度計，使其於室溫中慢慢冷卻，直
到水銀柱液面下降至讀數穩定。
 6. 貝克曼溫度計水銀穩定液面若落於第0至1個大刻
度之間，此時貝克曼溫度計即調整完畢。

輕敲
實驗步驟
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
調整貝克曼溫度計
稱100ml稱量瓶空瓶重，加上環己烷再精秤
加熱使溶液保持沸騰狀態
每20秒讀取貝克曼溫度計讀數(18組)
關掉加熱器，冷卻至室溫
取0.5g萘加入溶液中
重複３.4.5.步驟
繼續追加萘二次，重複上述步驟，測其沸點上昇度數
裝置
貝克曼溫度計（氣相）
水銀溫度計
冷凝管
環己烷
加熱包
數據處理
加入萘的量(g)
純環己烷
相對溫度(℃)
ΔTb
0.111
0.5
1
1.5
0.126
0.146
0.177
0.015
0.035
0.066
C6H12
Kb
V(mL)
2.908825
M(g/mol)
84.16
100
T0(℃)
80.74
D(g/mL)
W(g)
0.779
ΔHvap(KJ/mol)
30.1
77.9
1. 計算莫耳沸點上昇常數 Kb

以
M 1  R T 0
Kb 
1000Hvap
2
(6)
求得莫耳沸點上昇常數 Kb

84.16 8.314 273 80.74
Kb 
 2.909
1000 30.1  1000
2
2.計算溶液重量莫耳濃度 m


Tb
m
Kb
以加入0.5g為例
2.015
m
 0.005
2.909
3.求得各加入萘的分子量 M2

以
W 2 1000
M 2  Kb
Tb W 1
(7)
求得各加入萘的分子量 M2

以加入0.5g為例
2.909  0.5  1000
M2 
 1244 .68
0.015  77.9
加入萘的量(g)
純環己烷
0.5
1
1.5
0.126
0.146
0.177
0.015
0.035
0.066
m=ΔTb/Kb
0.005157
0.01203235
0.02269
M2
1244.683
1066.87145
848.6477
相對溫度(℃)
ΔTb
0.111
作圖
M(g/mol)
M-m
1400
y = -22406x + 1351.2
1200
R2 = 0.9958
1000
800
600
400
200
0
0
0.005
0.01
0.015
m(mol/kg)
0.02
0.025
參考資料
http://www.rsc.org/chemistryworld/Issues
/2007/December/ClassicKitBeckmannThe
rmometer.asp
 http://en.wikipedia.org/wiki/Clausius%E2%
80%93Clapeyron_relation


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