以實驗求分子量的方法總整理：氣體、沸點、凝固點與滲透壓｜莫斯利
在高中選修化學的溶液與氣體章節中，「以實驗求物質分子量」是綜合性極高的計算與觀念題型。如何針對不同的物質特性（如氣體、揮發性液體、非揮發性溶質、高分子化合物）選擇最適合的測定方法？本篇為您精華整理大考必備的四大實驗測定法！
一、 四大實驗求分子量方法總整理
1. 理想氣體方程式法 (PM ＝ dRT)
適用對象：氣體或易揮發性液體物質。
核心原理：
利用理想氣體方程式 P ✕ V ＝ n ✕ R ✕ T，其中莫耳數 n 可改寫為「質量 (w) / 分子量 (M)」。
經數學代換後可得：P ✕ M ＝ d ✕ R ✕ T（其中 d 為氣體密度，d ＝ w / V）。
應用情境：常應用於杜馬法 (Dumas method) 測定揮發性液體的分子量。
2. 沸點上升法 (ΔTb)
適用對象：非揮發性溶質。
核心原理：
利用依數性質公式 ΔTb ＝ Kb × m × i。
透過測量溶液沸點上升的度數 (ΔT_b)，回推重量莫耳濃度 (m)，進而計算出溶質的分子量。
注意事項：適用於一般非揮發性溶質（如糖、尿素等），但若溶質具有揮發性則不適用。
3. 凝固點下降法 (ΔTf)
適用對象：非揮發性溶質。
核心原理：
利用依數性質公式 ΔTf ＝ Kf × m × i。
實驗優勢：
在多數溶劑中（例如水），水的凝固點下降常數 (Kf ＝ 1.86) 往往大於沸點上升常數 (Kb ＝ 0.52)。
因為 K_f 數值較大，產生的溫度變化較顯著，因此在實驗觀察與測量上比沸點上升法更容易且準確。
4. 滲透壓法 (Π)
適用對象：高分子溶質（如蛋白質、多醣類等巨分子）。
核心原理：
利用凡特霍夫滲透壓公式 Π ✕ V ＝ n ✕ R ✕ T（或寫作 Π ＝ C ✕ R ✕ T）。
重要特性：
高分子化合物的分子量通常非常巨大，若溶解成相同重量百分濃度的溶液，其重量莫耳濃度 (m) 或體積莫耳濃度 (C) 會極小。
若使用沸點上升或凝固點下降，其溫度變化 (ΔT) 太小、幾乎無法測出；而滲透壓即使濃度極低，產生的高度差或壓力和依然非常明顯，因此最適合用來測定高分子溶質的分子量。
二、 經典例題與選項分析
【題目】 下列化合物分子量的求法，何者最適宜？ (A) 醋酸的分子量可由醋酸之苯溶液的凝固點下降求之 (B) 水溶性澱粉的分子量可由澱粉水溶液的凝固點下降求之 (C) 乙醇的分子量可由水溶液之沸點上升求之 (D) 尿素的分子量可由水溶液之蒸氣壓下降求之
選項詳細解析
(1) 錯在哪裡？醋酸在苯溶液中會產生「締合現象」
解析：
醋酸 (CH₃COOH) 分子在非極性溶劑（如苯）中，會透過氫鍵形成雙分子締合體（二聚體）。
這會導致溶液中的微粒總數減少一半，使測得的凝固點下降值異常偏低，所求出的分子量會比實際分子量大約兩倍，因此不適宜。
(2) 錯在哪裡？澱粉屬於高分子，濃度過低無法用凝固點測量
解析：
澱粉是多醣類高分子，分子量極大。若溶成相同重量濃度的溶液，其重量莫耳濃度會極小，導致凝固點下降 (ΔTf) 的溫度變化量太小而無法準確測出。
高分子化合物的分子量通常必須使用「滲透壓法」來測定。
(3) 錯在哪裡？乙醇具有揮發性，不符合依數性質前提
解析：
依數性質（如沸點上升、凝固點下降）的適用前提之一是溶質必須是「非揮發性」固體。
乙醇本身易揮發，若加入水溶液中加熱沸騰，乙醇會隨蒸氣逸散，無法正確測得沸點上升度數。
(4) 為什麼正確？尿素符合非揮發性、不解離的理想條件
解析：
尿素 (CO(NH₂)₂) 在水溶液中既不揮發、不解離（非電解質，i ＝ 1），也不會發生締合或分解。
其性質最符合理想溶液與依數性質的假設，因此可以利用蒸氣壓下降、沸點上升或凝固點下降準確求得分子量。
正確答案：(D)
💡 莫斯利重點整理：解題核心心法
揮發看氣體，溶質看依數：易揮發或氣體用 PM ＝ dRT；非揮發性固體用沸點上升 (ΔTb) 或凝固點下降 (ΔT_f)。
高分子專選滲透壓：題目若考「測量蛋白質或澱粉等巨分子分子量」，毫不猶豫直接選滲透壓法，因為數值最大、最容易測準！