第一章第三节 稀溶液的通性.ppt

1、第三节 难挥发非电解质稀溶液的通性Colligative properties of dilute solution溶剂溶剂 + 溶质溶质 = 溶液溶液2. 溶质的颗粒数：溶质的颗粒数：蒸气压、沸点、凝固点和蒸气压、沸点、凝固点和渗透压渗透压。理想稀溶液：理想稀溶液： 1. 稀稀 2. 非电解质非电解质 3. 非挥发性非挥发性溶剂形成溶液之后，溶剂形成溶液之后，性质的改分为两类：性质的改分为两类：1. 溶质本性：溶质本性：颜色、粘度、颜色、粘度、pH、 密度密度、导电性等导电性等.一、难挥发非电解质稀溶液的蒸气压下降(一一)、蒸气压、蒸气压 p（vapour pressure ） 1. 1.

2、水（水（l l）水（水（g g）蒸发蒸发凝结凝结 当当v蒸发蒸发= v凝结凝结时，气液相达到平衡，这种与液相处于动时，气液相达到平衡，这种与液相处于动态平衡的气体叫做态平衡的气体叫做饱和蒸气饱和蒸气。蒸气压蒸气压：饱和蒸气具有的压力称为该温度下的饱和蒸气压。：饱和蒸气具有的压力称为该温度下的饱和蒸气压。 符号：符号：p p 表示，单位表示，单位为为Pa（帕）或（帕）或 kPa（千（千帕）。帕）。2. 影响蒸气压p的因素（2）p随温度升高而增大；随温度升高而增大； 固体也具有一定的固体也具有一定的p ，只是较小而已。只是较小而已。但如碘，但如碘，樟脑会升华。樟脑会升华。 常温下：常温下： p大大

3、易易挥发物质挥发物质 p 小小 难难挥发物质挥发物质 蒸气压与温度的关系蒸气压与温度的关系 一般液体的一般液体的p较大，但甘油、较大，但甘油、硫酸等较小。硫酸等较小。 （1 1） 物质的本性（同温下不同的物质有不同的物质的本性（同温下不同的物质有不同的p）；）；(二)、溶液的蒸气压下降（p）(二)、溶液的蒸气压下降（p）1. 原因：原因：在纯溶剂中加入少量的难挥发性溶质在纯溶剂中加入少量的难挥发性溶质2. 拉乌尔拉乌尔(1887年法国年法国)定律：定律：（难、非、稀）（难、非、稀） p = p* xA经验公式经验公式 p = p* - p = p* - p* xA = p* xB蒸气压：溶液蒸

4、气压：溶液p 纯溶剂纯溶剂p* p = p* - p ，p ：蒸气压下降蒸气压下降T T一定，纯溶剂的蒸气压为定值，设一定，纯溶剂的蒸气压为定值，设p p* * 溶质分子或离子占据一部分溶液的表面，溶质分子或离子占据一部分溶液的表面，减少单位时间从溶液中逸出溶剂分子数目。减少单位时间从溶液中逸出溶剂分子数目。蒸发蒸发凝结凝结2. 拉乌尔定律 温度一定时，难挥发性非电解质稀溶液的温度一定时，难挥发性非电解质稀溶液的蒸气压下降蒸气压下降p p与溶质的质量摩尔浓度与溶质的质量摩尔浓度b bB B成成正比，而与溶质的本性无关正比，而与溶质的本性无关。 蒸气压下降只与一定量溶剂中所含的溶质的蒸气压下降只

5、与一定量溶剂中所含的溶质的微粒数有关，而与溶质的种类无关。微粒数有关，而与溶质的种类无关。 由公式p = p* xB推导得：推导得：p = p* - p = kb B k是一常数，与是一常数，与p*和和溶剂的摩尔质量有关。溶剂的摩尔质量有关。二、非电解质稀溶液的沸点升高二、非电解质稀溶液的沸点升高（boiling point elevation）1. 液体的沸点液体的沸点Tb：p液液=p外外时的温度（沸腾）时的温度（沸腾）。 液体的液体的正常沸点正常沸点是指外压为是指外压为101.3kPa101.3kPa时的沸点；时的沸点；如水在如水在100100时的时的p* = 101.3kPa101.3k

6、Pa 液体的沸点随外压而变化，压力愈大，沸液体的沸点随外压而变化，压力愈大，沸点愈高。点愈高。 2. 溶液的沸点升高原因 原因：原因：蒸气压下降蒸气压下降 Tb = Tb - Tb* p* 101.3P (kPa)373 (Tb*) T (K)纯水纯水水溶液水溶液TbTbpT Tb b ：溶液的沸点升高值：溶液的沸点升高值 ，溶液越溶液越浓，值越大。浓，值越大。3. 溶液的沸点升高值的计算公式 T Tb b = = T Tb b - - T Tb b* * = = k kb b b bB Bk kb b为为溶剂溶剂的沸点升高常数的沸点升高常数表明表明：难挥发性的非电解质稀溶液的沸点升高只：难挥

7、发性的非电解质稀溶液的沸点升高只与溶质的与溶质的b bB B有关，而与溶质的本性无关。有关，而与溶质的本性无关。 k kb b只与只与溶剂溶剂的性质有关，而与溶质种类的性质有关，而与溶质种类无关，数据有表可查。（无关，数据有表可查。（P9P9表表1-41-4）注意：溶液的沸点指溶液刚开始沸腾时的注意：溶液的沸点指溶液刚开始沸腾时的T T，纯，纯溶剂的沸点是恒定的。溶剂的沸点是恒定的。 1. 1. 纯液体的凝固点纯液体的凝固点T Tf f：三、非电解质稀溶液的凝固点降低三、非电解质稀溶液的凝固点降低 （freezing point depression） 物质液相凝固点就等于固相的熔点。物质液相

8、凝固点就等于固相的熔点。固液相共存时的温度，此温度对其固态来说固液相共存时的温度，此温度对其固态来说也称熔点。也称熔点。外压一定时，外压一定时， p p液液= =p p固固时的温度。时的温度。 水的凝固点又称为冰点。水的凝固点又称为冰点。 0 0 时，时，p*水水= p冰冰 = 0.6106kPakPa， 0 0 时时冰与水共存冰与水共存2. 溶液的凝固点降低原因水水冰冰溶液溶液ABp* 0.61273 (Tf *) A ：冰：冰-水共存水共存TfP (kPa)T (K)B ：冰：冰-溶液共存溶液共存 Tf 原因：原因：蒸气压下降蒸气压下降 Tf = Tf * - TfPT Tf f ：溶液的

9、凝固点降低值：溶液的凝固点降低值 。3. 溶液的凝固点降低值的计算公式 Tf = Tf * - Tf = kf bBkf为溶剂的凝固点降低常数为溶剂的凝固点降低常数表明表明：难挥发性的非电解质稀溶液的凝固点降低：难挥发性的非电解质稀溶液的凝固点降低只与溶质的只与溶质的b bB B有关，而与溶质的本性无关。有关，而与溶质的本性无关。 k kf f只与只与溶剂溶剂的性质有关，而与溶质种类的性质有关，而与溶质种类无关，数据有表可查。（无关，数据有表可查。（P9P9表表1-51-5）适用于公办各专业应用一：测定溶质的相对分子质量 例例 取取0.749g谷氨酸溶于谷氨酸溶于50.0g水中，测得凝固水中，

10、测得凝固点为点为-0.188，试求谷氨酸的摩尔质量。，试求谷氨酸的摩尔质量。 解：解： Tf = kf bBnBmAkf mBmA MB则则MB=kf mBmA Tf 1.86 0.749 0.050 0.188 =148(g mol -1)= kf=测定溶质的相对分子质量说明：说明：利用溶液的沸点升高和利用溶液的沸点升高和凝固点降低凝固点降低都可以测定溶质的相对分子质量。都可以测定溶质的相对分子质量。 T Tb b法会因温度高而引起溶剂挥发，使法会因温度高而引起溶剂挥发，使溶液变浓而引起误差溶液变浓而引起误差 ； 大多数溶剂的大多数溶剂的k kf f值值 k kb b值，因此同一溶液的值，因

11、此同一溶液的 T Tf f T Tb b，因而灵敏度高、实验误差小；，因而灵敏度高、实验误差小； 某些生物样品不耐高温，在沸点易变性或破坏。某些生物样品不耐高温，在沸点易变性或破坏。 例例 水中加入乙二醇可使水的凝固点降低，从而达到水中加入乙二醇可使水的凝固点降低，从而达到抗冻的目的。为了使溶液的凝固点达到抗冻的目的。为了使溶液的凝固点达到-5-5，乙二醇，乙二醇的质量浓度应为多少（假设该溶液属理想溶液的质量浓度应为多少（假设该溶液属理想溶液, ,水为水为1 1 kgkg，所得溶液的密度为，所得溶液的密度为1 kg1 kgL L-1-1）？）？ 应用二：制作防冻剂和冷却剂 解解 Tf = kf

12、 bBbB=Tf kf 5 1.86 B =mBV 2.69 62 (1000+2.6962)/1000 = 2.69(mol kg -1)=143(g L -1)=适用于公办各专业非易失性的乙二醇适用于公办各专业四、稀溶液的渗透压力( (一一) )、渗透现象、渗透现象( (二二) )、渗透压力、渗透压力 (三三)、渗透浓度、渗透浓度 (四四)、渗透压力在医学上的意义、渗透压力在医学上的意义 (一)、渗透现象渗透现象渗透现象: :溶剂透过半透膜进入溶液的自发过程。溶剂透过半透膜进入溶液的自发过程。结果：结果：溶液一侧的液面升高。溶液一侧的液面升高。原因：原因：单位时间内由纯溶剂进入溶液中的溶剂

13、单位时间内由纯溶剂进入溶液中的溶剂分分子数子数要比由溶液进入纯溶剂的多。要比由溶液进入纯溶剂的多。半透膜(semi-permeable membrane) 定义定义 只允许溶剂只允许溶剂(水水)分子通过不允许溶分子通过不允许溶质质(蔗糖蔗糖)分子透过的薄膜。分子透过的薄膜。 人工制备膜人工制备膜(如如火棉胶膜、玻璃纸及羊皮纸等火棉胶膜、玻璃纸及羊皮纸等) )； 生物膜生物膜( (如细胞膜、毛细血管壁等如细胞膜、毛细血管壁等) )。渗透方向1. 1. 溶剂分子从溶剂分子从纯溶剂纯溶剂一方往一方往溶液溶液一方渗透；一方渗透；2. 2. 溶剂分子从溶剂分子从稀稀溶液一方往溶液一方往浓浓溶液一方渗透。

14、溶液一方渗透。产生渗透现象必须具备的两个条件一是有半透膜的存在；一是有半透膜的存在；二是半透二是半透膜两侧单位体积内溶剂分子数不相等膜两侧单位体积内溶剂分子数不相等。( (半透半透膜两侧存在膜两侧存在渗透浓度差渗透浓度差。) )(二)、渗透压力(osmotic pressure) 定义定义 为维持只允许溶剂通过的膜所隔开的为维持只允许溶剂通过的膜所隔开的溶液与溶剂之间的渗透平衡而需要的溶液与溶剂之间的渗透平衡而需要的超额压力。超额压力。 符号符号 单位单位 Pa 或或 kPa(二二)、渗透压力、渗透压力1. 范托夫（范托夫（1886 荷兰）定律：荷兰）定律：单位：单位：R=8.314 JK-1

15、mol-1 ，V = nRT = cBRT稀水溶液稀水溶液 (cBbB) RT bB表明表明: 稀溶液的稀溶液的大小仅与单位体积溶液大小仅与单位体积溶液中溶质质点数的多少有关，而与溶中溶质质点数的多少有关，而与溶质的本性无关。质的本性无关。T (K )bB (mol kg -1 )或或cB (mol L-1 )则则 (kPa)渗透压力的计算解解 C12H22O11的摩尔质量为的摩尔质量为342 gmol-1，则，则 nV2.00342 0.050例例 将将2.00g蔗糖（蔗糖（C12H22O11）溶于水，配成）溶于水，配成50.0ml溶液，求溶液在溶液，求溶液在37时的渗透压。时的渗透压。 =

16、 cB RTc(C12H22O11) = = 0.117 (molL-1)= 0.117 8.314 310 =302( kPa)渗透压力的间接测定 例例 测得泪水的凝固点为测得泪水的凝固点为-0.52，求泪水在体，求泪水在体温温37时的渗透压力。时的渗透压力。 Tf = kf bB = bB RT = Tf RTkf0.528.314(273+37)1.86=解解bB =Tf / kf= 721 ( kPa)渗透压力法测定相对分子质量例例 将将1.00 g血红素溶于适量纯水中，配置成血红素溶于适量纯水中，配置成100 ml溶溶液，在液，在20时测得溶液的渗透压力为时测得溶液的渗透压力为0.3

17、66 kPa,求求血红素的相对分子质量。血红素的相对分子质量。 V = n RTmB RTMB解解渗透压力法渗透压力法是测定蛋白质等是测定蛋白质等高分子化合物高分子化合物的相的相对分子质量的最好方法。对分子质量的最好方法。 =1.00 8.314(273+20)0.3660.100MB =mB RT V= 6.66104(g mol -1)=血红素的浓度仅为血红素的浓度仅为1.5010-4 molL-1凝固点下降仅为凝固点下降仅为2.7910-4【归纳】很难测定很难测定渗透压力相当于渗透压力相当于37.3 mmH2O柱柱 可准确测定可准确测定 小结：小结：难挥发非电解质稀溶液难挥发非电解质稀溶

18、液p= kbBTb = kb bB = = cBRT bBRTTf = kf bB(三)、渗透浓度 1.1.渗透浓度渗透浓度(osmolarity)单位单位 mmolL-1定义定义单位单位体积溶液中所含有的能产生渗透效应的各种体积溶液中所含有的能产生渗透效应的各种分子、离子（分子、离子（统称为统称为渗透活性物质渗透活性物质）的总数的总数。渗透活性物质的物质的量除以溶液的体积。渗透活性物质的物质的量除以溶液的体积。符号符号 cosCos = n/V电解质溶液的依数性 弱电解质的依数性计算可近似等同于非电解质。弱电解质的依数性计算可近似等同于非电解质。Tb =i Kb bB Tf = i Kf b

19、B = = i cB RT i bB RT校正因子校正因子i i ：一：一“分子分子”电解质解离出的粒子个数。电解质解离出的粒子个数。 A-B A-B2 2或或A A2 2-B-B型强电解质如型强电解质如(MgCl(MgCl2 2、NaNa2 2SOSO4 4等等) ) A-B A-B型强电解质型强电解质( (如如KCl、CaSO4、NaHCO3等等)p= i K bBi i= 2= 2i=i=3 3例例 计算医院补液用的计算医院补液用的50.0 gL-1葡萄糖溶液葡萄糖溶液（C6H12O6）和生理盐水的渗透浓度。）和生理盐水的渗透浓度。 解解 C6H12O6是非电解质，是非电解质，NaCl是

20、是i = 2的强电解质的强电解质 C6H12O6 和和NaCl的摩尔质量分别为的摩尔质量分别为180 和和58.5 (gmol-1) C6H12O6：cos= =278 mmolL-150.0 1000180NaCl ：cos= 2=308 mmolL-19 100058.5（四)、渗透压力在医学上的意义等渗、高渗和低渗溶液的概念1. 正常人血浆的渗透浓度为正常人血浆的渗透浓度为303.7 mmolL-1 常用的等渗溶液有生理盐水、常用的等渗溶液有生理盐水、50.0 g/L葡葡萄糖溶液、萄糖溶液、12.5 gL-1的的NaHCO3 溶液。溶液。2. 临床上规定临床上规定: 等渗溶液等渗溶液:

21、:cos在在280320 mmolL-1的溶液的溶液; 高渗溶液高渗溶液: :cos320 mmolL-1的溶液；的溶液； 低渗溶液低渗溶液: :cos280 mmolL-1的溶液的溶液 (isotonic solution)(hypertonic solution)(hypotonic solution) 等渗、高渗和低渗溶液在医学上的应用 a. 等渗溶液等渗溶液 ( (生理盐水生理盐水):b. 高渗溶液高渗溶液( ( 15 gL-1NaCl ) :c. 低渗溶液低渗溶液( ( 5 gL-1NaCl ):“维持原状维持原状 ”“皱缩皱缩”“溶血溶血”正常红细胞正常红细胞35正常 溶血 皱缩2

22、80320 mmol/L 320 mmol/L 海海 水水 的的 净净 化化适用于公办各专业(五五)、晶体渗透压和胶体渗透压、晶体渗透压和胶体渗透压、NaHCO3 、葡萄糖、尿素等晶体物质、葡萄糖、尿素等晶体物质适用于公办各专业习题11.1.相同浓度的葡萄糖和相同浓度的葡萄糖和NaClNaCl溶液的溶液的也相同。也相同。 （ ） 3.3.血红细胞置于下列溶液中将会引起何种现象？血红细胞置于下列溶液中将会引起何种现象？ A A、29g/LNaCl29g/LNaCl溶液溶液 B B、5g/L5g/L葡萄糖溶液葡萄糖溶液 C C、生理盐水和等体积的水的混合液、生理盐水和等体积的水的混合液 D D、生

23、理盐水和、生理盐水和50g/L50g/L葡萄糖溶液等体积的混合液葡萄糖溶液等体积的混合液2. 2. 若两种溶液的渗透压相等，其物质的量的浓度若两种溶液的渗透压相等，其物质的量的浓度 也相等。也相等。 （ ）(皱缩皱缩)(溶血溶血)(溶血溶血)(维持原状维持原状)适用于公办各专业习题24.下列各对溶液中，中间用半透膜隔开，有较下列各对溶液中，中间用半透膜隔开，有较多水分子自左向右渗透的是多水分子自左向右渗透的是 A、 0.1molL-1 NaCl 0.1molL-1 葡萄糖葡萄糖 B、 0.1molL-1 NaCl 0.1molL-1 BaCl2 C、 0.1molL-1 葡萄糖葡萄糖 0.1m

24、olL-1 蔗糖蔗糖 D、 0.1molL-1 CaCl2 0.1molL-1 Na2SO4适用于公办各专业稀溶液的依数性 ： 弱电解质的依数性计算可近似等同于非电解质，弱电解质的依数性计算可近似等同于非电解质，i i=1=1。Tb =i Kb bB Tf = i Kf bB = = i cB RT i bB RT校正因子校正因子i i ：一：一“分子分子”电解质解离出的粒子个数。电解质解离出的粒子个数。 A-B A-B2 2或或A A2 2-B-B型强电解质如型强电解质如(MgCl(MgCl2 2、NaNa2 2SOSO4 4等等) ) A-B A-B型强电解质型强电解质( (如如KCl、CaSO4、NaHCO3等等)p= i K bBi i= 2= 2i=i=3 3