今天纽瑞德小编月月为大家带来一个有趣的化学小实验，来分析一下逸散定律。这个实验是通过氯化氢溶液和液氨溶液的混合，发生反应进而观察进行的。透过这个实验，我们就能清楚地瞭解混合气体的现象，同时，也以定性分析理论解释清楚实验的结果。

  1.述扩散现象的实验如下：

  2.用二个棉花塞住玻璃管的两端开口，其中一团棉花吸满氨水(NH3)，另一个棉花吸满氯化氢（HCl盐酸），这二团棉花同时放到玻璃管的两端。几分钟后，氨分子遇到氯化氢分子，就会出现一圈白色的氯化氨 (NH4Cl)：

  NH3(g)+HCl(g)→NH4Cl(s)

  3.气体穿越玻璃管的时间慢得令人惊讶，因为照理说，在25°C下，氯化氢（HCl）和氨(NH3)分子的移动速率大约每秒450到660公尺。

  4.那为什麽需要花好几秒钟，「氨NH3」和「氯化氢HC」分子才相遇呢？

  5.答案是玻璃管裡面含有空气，所以，在穿越玻璃管的过程中，「NH3」和「HCl」必须经历与「O2」和「N2」分子无数次的碰撞。

  6.虽然这些碰撞会大大减慢它们穿过玻璃管的速度，但是，我们还是可以把「NH3」和「HCl」相对移动距离，看成与它们的速度有关：

  7.不过，仔细的实验显示，以上的预测并不完全正确，依据观察所得的距离比是1.3，不是像格拉汉预测的1.5。

  8.这个差异并不是因为分子动力理论或是格拉汉定律错误，而是因为气体在扩散实验的移动，并不像在逸散实验裡那样单纯。

  9. 扩散实验的「氨气NH3」和「氯化氢HCl」气体，要穿越玻璃管的时候，会跟管内的气体短兵相接，产生碰撞。

  10.因为「氨气NH3」跟「氯化氢HCl」分子与「氮气N2」与「氧气O2」分子碰撞无数次，移动速度不得不减慢，所以，「氨气NH3」跟「氯化氢HCl」的速率，不完全等于它们的分子速率。

  11.速率愈快，分子碰撞的次数愈多，结果阻碍的气体分子的移动。因为「氨气」的分子量比较小(因此速率较快)，所以它移动的时候受到分子碰撞的阻碍，远比「氯化氢」气体多。

  12.所以，「氨气」分子遇到「氯化氢」的「移动距离」，比格拉汉定律预期的「移动距离」短。(依据格拉汉定律，「氨气」移动距离与「氯化氢」移动距离的比值是1.5)。

  13.虽然我们只讨论一个「定性分析qualitative treatment」的实验范例，但是透过这个实验，我们就能清楚地瞭解混合气体的现象，同时，也以定性分析理论解释清楚实验的结果。

  研析心得：

  1.格拉汉从错综複杂的气体现象中，归纳出逸散定律的结论。而扩散实验，在验证格拉汉定律时，发现实际情况与定律的误差：氨气分子跑的距离，比定律所估计的距离短，为什麽？

  2.首先检查，气体扩散实验的情况，与格拉汉逸散实验有什麽不同？

  3.气体扩散实验的玻璃管裡，充满空气，可是格拉汉逸散实验，是由充满空气的隔间，穿过孔洞，到一个真空的隔间。

  4.依据勒沙特列原理，格拉汉逸散实验中，装满空气的隔间内的气体分子，应该会拼命往，完全没有气体的真空隔间方向钻。

  5.也就是所有的气体，犹如水受到地心引力，往排水孔流失，气体分子会受真空孔洞的吸引，拼命往牆壁上的孔洞钻。

  6.但是，扩散实验的气体，却不是这样。玻璃管，塞了氨水棉花的一端，氨气浓度非常高，按照勒沙特列原理，会逐渐地往浓度低的方向移动，也就是氯化氢棉花的方向移动。

  7.而塞了氯化氢的棉花那一端，氯化氢的浓度非常高，同样会往浓度低的方向移动，也就是氨水棉花的方向移动。

  8.这二种不同的实验情况，怎麽影响气体粒子的移动速率呢？

  9.第一、在扩散实验中，氯化氢分子或氨气分子在玻璃管中的移动，是依据自己本来的移动方向与速率的惯性往前跑，绝大多数的分子并不是笔直地往玻璃管另一端跑，而是往四面八方乱跑；有可能先碰撞到上面的玻璃管，再反弹到下面的玻璃管，这样反弹无数次，以曲折的路径前进。

  10.可是，在逸散实验中的气体粒子，受到真空孔洞强大引力吸引，围绕著孔洞的气体粒子，各自以十分接近直线的路径穿越孔洞，这样的移动速率一定较快。所以，「扩散实验的玻璃管中的气体粒子」，移动速度应该比「逸散实验中的气体粒子」慢。

  11.第二、扩散实验的玻璃管本身就有气体，氯化氢分子和氨分子会撞击到其他气体粒子，造成减速；而其中质量较大的氨分子移动速率较快，撞击到其他分子的次数更多，减速的情况更严重。

  12.但是，逸散实验中的气体粒子，从开始穿越孔洞开始，到进入真空隔间的过程中，几乎没有受到其他气体的阻碍。所以，逸散实验中的气体粒子，一定跑得比较快。

  气体小常识：

  氯化氢分子是由一个氯原子和一个氢原子组成的。分子式为HCl。氯化氢是无色而有刺激性气味的气体。氯化氢水溶液为盐酸，纯盐酸为无色液体，在空气中冒雾（由于盐酸有强挥发性），有刺鼻酸味。

  液氨，又称为无水氨，是一种无色液体，有强烈刺激性气味。液氨主要用于生产硝酸、尿素和其他化学肥料，还可用作医药和农药的原料。

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