在一精確恒溫并用溶劑蒸氣飽和的密閉容器中(見圖16-32),于兩個熱敏電阻探頭上懸置相同溫度的溶劑和溶液各一滴。由于溶劑液滴與容器中溶劑的飽和蒸氣壓保持平衡,所以此液滴的溫度(T1)不變。而另一溶液液滴,由于其蒸氣壓比溶劑低,于是容器中溶劑的飽和蒸氣就會在溶液液滴上凝結,在凝結過程放出凝聚熱,而使溶液液滴的溫度上升,其蒸氣壓也因而上升。待溶液和溶劑的蒸氣壓接近相等時,溫度上升趨于停止,并維持穩(wěn)定溫度(T2),如圖16-33所示。此時上升的溫差△T=T2-T1與溶液的蒸氣壓下降程度△P成正比,亦即與溶液的質(zhì)量摩爾濃度成正比。
由于△T值很小,一般溫度計無法測出,只能用靈敏的熱敏電阻元件來測量。如圖16-32所示,把兩只匹配好的熱敏電阻探頭R1和R2置于溶劑的飽和蒸氣中,此二熱敏電阻構成惠斯頓電橋兩個相鄰的橋臂。另外兩個橋臂由固定電阻R3和可變電阻R4組成。如果在兩個熱敏電阻探頭上各滴一滴溶劑,此二熱敏電阻的溫度相同,阻值不變,可利用可變電阻R4將檢流計G調(diào)至零點。若在一只熱敏電阻探頭R1上滴加一滴溶劑,而另一熱敏電阻探頭R2上滴加一滴其有一定濃度的溶液,則由于溶液與純?nèi)軇┑恼魵鈮翰顒e,造成兩個液滴之間產(chǎn)生恒定的溫差△T(見圖16-34),由于溶液液滴溫度上升,而熱敏電阻具有負的溫度系數(shù),所以使熱敏電阻探頭R2的阻值下降,導至惠斯頓電橋不平衡,此不平衡信號△Q與兩個熱敏電阻探頭R1和R2上的溫差△T成正比,即為△Q∝△T,因為:
△T∝c/M
其中c為溶液的質(zhì)量摩爾濃度,M為溶質(zhì)的分子量。所以:
△Q=K·c/M
K為儀器常數(shù)。由于測得的不平衡信號△Q不能反映△T的絕對值,所以不能由上式求出溶質(zhì)的分子量。通常是用已知分子量的標準樣品與欲測樣品對比進行測定。
測定時先用已知分子量的標準試樣配成各種不同質(zhì)量摩爾濃度的溶液,分別測其△Q值,再以△Q/c為縱坐標,以c為橫坐標,畫出直線,再外推至c=0時的△Q/c值,即為儀器常數(shù)K(如圖16-35所示)。然后再配制幾種不同質(zhì)量摩爾濃度的樣品溶液,也分別測出△Q,并繪制△Q/c-c圖,由繪出的直線,外推出c=0時的△Q/c值(見圖16-36所示),然后代入下式計算樣品的分子量:
M=K/(△Q/c)c→0
本法測定中所用標準試樣為聯(lián)苯甲酰(M=210.24)、三硬脂酸甘油酯(M=89.45)、葡萄糖(M=180.6)、乳糖(M=324.30)、正三十二烷(M=450.85)、八乙酰蔗糖(M=678.6)等。
本測定中所用的溶劑必須能完全溶解樣品,其蒸氣壓高(沸點低),性質(zhì)穩(wěn)定、不引起樣品分子締合或離解。常用的溶劑為苯、甲苯、氯仿、四氯化碳、丙酮等。