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蒸氣密度的測定-Victor Meyer Method
組員: 孫子堯(49912033)
王順良(49912043)
目的
• 易揮發性固體或液體蒸氣密度的測定，進
而計算分子量
• 理想氣體方程式(Ideal gas equation)
凡德瓦方程式(Van Der Waals equation)
伯舍樂方程式(Berthelot equation)
Victor Meyer裝置
對於易揮發且加熱時不易
分解的固體或液體，測定其
蒸氣密度，在由蒸氣密度計
算其分子量(理想氣體方程式)
理想氣體方程式(Ideal gas equation)
m克的固體或液體完全氣化後產生的蒸氣，
溫度為 T(K) ， 壓力為 p(mm-Hg) ，體積 V(ml)
於標準狀態( 0°c , 1 atm )
PV=nRT
PₒVₒ=nRTₒ
Vo=
To : 273.15K
Po : 1atm=760mm Hg
(1)
※假如蒸氣室在水面上收集，(1)式需修正為
Vo=
(2)
= 該溫度的飽和水蒸氣壓
設標準狀 態時的蒸氣的密度為 ρo
( 將(2)式帶入 )
ρo =
ρo=
=
(3)
標準狀態時，1 mole 理想氣體的體積22.414(L)
ρo=
=
M = 22.414 ρo x 1000
(4)
ρₒ=
(3)
M = 22.414 ρₒ x 1000
※
(4)
將 (3) 式代入 (4) 式
M=
x 1000
(5)
※ 因為22.414，Pₒ，Tₒ 均為常數 ，可簡化
M=
(P-
(6)
)V=
RT = nRT
R= 氣體常數(gas constant)
理想氣體與真實氣體的比較
分子自身 分子間引 高壓，低
體積
力
壓狀況
真實氣體
不等於0
不等於0
可液化
不等於1
理想氣體
等於0
等於0
不可液化
等於1
Victor Meyer法
取某一定量固體或液體，經加熱完全氣化後，
測定其所排除的空氣體積，即為其所生產蒸
氣的體積，由實驗時的蒸氣壓力與溫度便可
推算出蒸氣的分子量
凡德瓦方程式(Van der Waals equation)
( a )V  V  n b
a
V
( b) P  P 
(Vm 
)
2
Vm
n
n RT
n 2
 a(
)
V  nb
V
RT
a
P 

Vm  b
Vm2
P 
a
(P 
)(Vm  b)  RT
2
Vm
a n2
(P 
)(V  n b)  n RT
2
V
凡德瓦方程式(Van der Waals equation)
(P +
) (V-nb) = nRT
(8)
展開
PV = nRT + nPb P : 觀測所得實際壓力 (atm)
T : 觀測溫度 (K)
V : 觀測蒸氣體積 (l)
R : 氣體常數=0.08206
n: 試樣莫耳數
+
a,b :凡德瓦常數
a=
b=
(9)
求出 (8)，(9) 式的試樣莫耳數n
利用
n=
即可求出蒸氣的分子量
m: 試樣的重量(g)
M: 分子量
伯舍樂方程式
PV = nRT﹝1 +
: 臨界壓力 (atm)
: 臨界溫度(K)
( 1-6
)﹞
Critical point (臨界點)
臨界點：當物質的溫度、壓力超過此界線即
臨界溫度及臨界壓力。
凡德瓦 VS 伯舍樂
凡得瓦方程式(Van der Waals):
修正了分子間的作用力，改善理想氣體方程
式的缺陷
伯舍樂方程式(Berthelot):
把溫度與壓力的問題一併修正，使得更接近
了真實氣體的表現
實驗步驟
Victor Meyer裝置
1-外管
2-內管
3-橡皮管及夾
4-玻棒
5-溫度計
8-水準瓶
9-加熱器
10-量氣管
毛細管
1.試液的充填法:
(1)取一支毛細管,精秤其重量(至0.1mg) m1
(2)填入欲測溶液,約填1/3滿
(3)擦乾外表,加熱融封兩端(注意:火焰不要太靠近溶
液位置)
(4)秤重為m2
※ m2-m1為m(溶液的重量)
2.蒸氣密度及其分子量的測定
(1)於A管注入沸點較試液高30度之
液體(水) ，將毛細管黏在銅管上
置於B管
(2)加熱A管，使沸騰
(3)維持整個系統密閉，移動水準瓶Ｋ
如果量氣管Ｈ液面無顯著變化則
系統已封閉
密閉C.E，同時關G開F
一段時間後閉F開G，觀察量氣管Ｈ液位有無異
動
無異動表示Ｂ管內空氣溫度達到穩定值→才可
進行下一步驟
有異動則重複則重複上兩步驟
開G閉F，調節K水準瓶的液位與H量氣管液位等高
紀錄H液位為V1ml
將銅管下壓，使毛細管破裂(注意:不要有空氣進
入B管)
數據處理
理想氣體方程式
代入(3)(4)公式
(l˙ atm˙ K1˙ mole1 )
R：氣體常數=0.08206
m P0T
m
0  
- 3 P：實驗時的蒸氣壓(mmHg)
V0 ( P  PW )VT
Pw：飽和水蒸氣壓(表一)
M  22.414 0 1000- (4) V：排除的空氣體積
T：觀測溫度(K)
得到密度 0 及分子量M m：液體的重量(g)
凡得瓦方程式
n 2 a n 3 ab
PV  nRT  nPb 

(9)
2
V
V
P：觀測所得實際壓力(atm)
T：觀測溫度(K)
l 2 atm
a
V：觀測蒸氣體積(l)
2
m ole
a.b：凡得瓦常數(查表2)
R：氣體常數=0.08206
n：試樣莫耳數
M=m/n m=液體重量
1
b
mole
伯舍樂方程式
2
9 PTc
Tc
PV  nRT[1 
(1  6 2 )](11)
128 PcT
T
P：觀測所得實際壓力(atm)
V：觀測蒸氣體積(l)
T：觀測溫度(K)
R：氣體常數=0.08206
n：試樣莫耳數
Pc：臨界壓力(atm)
Tc：臨界溫度(K) (表2)
M=m/n m=試樣的重量
參考資料
• 維基百科
• http://www.che.kuas.edu.tw/blog/36/20
• http://chemistry.tutorvista.com/physicalchemistry/steps-for-molecular-massdetermination.html#top