稀薄溶液的依数性优质PPT课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二章 稀薄溶液的依数性,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二章 稀薄溶液的依数性,*,稀薄溶液的依数性,溶液的性质,1.,与溶质本性有关 颜色、体积、导电性、粘度、酸碱性。,2.,与溶质本性无关 蒸汽压下降、沸点升高、凝固点降低、渗透压力。,溶液的依数性,与溶质本性无关的性质，对难挥发性非电解质稀薄溶液称为稀薄溶液的依数性质,(colligative properties of dilute solution),，简称为溶液的依数性。,1.,溶液的蒸汽压,2.,溶液的蒸汽压下降,Raoult,定律,第一节,溶液的蒸气压下降,当蒸发与凝结速率相等，气相和液相达到动态平衡，蒸汽的含量和压力保持一定。,定义：在一定温度下与液相处于平衡时蒸汽所具有的压力,p,(,简称蒸气压,),。,单位：,Pa,kPa,一、液体的蒸气压,影响蒸汽压的因素：,（一）液体的本性；,（二）温度。,固体物质的蒸气压一般很小。,不同温度下水的蒸气压,T,/K,p/,kPa,T,/K,p/,kPa,273,0.610 6,333,19.918 3,278,0.871 9,343,35.157 4,283,1.227 9,353,47.342 6,293,2.338 5,363,70.100 1,303,4.242 3,373,101.324 7,313,7.375 4,423,476.026 2,323,12.333 6,二、溶液的蒸气压下降,Raoult,定律,在一定温度下，难挥发非电解质稀溶液的蒸气压等于纯溶剂的蒸气压与溶剂物质的量分数的乘积。,（,1,）,：纯溶剂的蒸气压,;,：溶液的蒸气压。,（,2,）,（,3,）,对于稀溶液，由于,n,A,n,B,，有：,则 （,3,）,适用于难挥发的非电解质稀溶液。,Raoult,定律的三种表达形式：,（,1,）,（,2,）,（,3,）,【,例,】,已知异戊烷,C,5,H,12,的摩尔质量,M,=72.15gmol,-1,在,20.3,的蒸气压为,77.31 kPa,。现将一难挥发性非电解质,0.0697g,溶于,0.891g,异戊烷中，测得该溶液的蒸气压降低了,2.32 kPa,。,（,1,）试求出异戊烷为溶剂时,Raoult,定律中的常数,K,；,（,2,）求加入的溶质的摩尔质量。,【,解,】,（,1,）因为,所以对于异戊烷有,:,K,=,p,0,M,A,=77.31 kPa72.15 gmol,-1,=5578 kPagmol,-1,=5.578 kPakgmol,-1,2026/10/13,13,第二章 稀薄溶液的依数性,根据 ，有：,【,例,2-1】,已知,293K,时水的饱和蒸气压为,2.338 kPa,将,6.840 g,蔗糖,(C,12,H,22,O,11,),溶于,100.0 g,水中，计算蔗糖溶液的质量摩尔浓度和蒸气压。,【,解,】,p,=,p,0,x,A,=2.338 kPa0.996 4=2.330 kPa,1.,溶液的沸点升高,2.,溶液的凝固点降低,第二节,溶液的沸点升高和凝固点降低,（一）液体的沸点,1.,液体的沸点是液体的蒸气压等于外界压强时的温度。,2.,液体的正常沸点,是指外压为,101.3kPa,时的沸点。,一、溶液的沸点升高,（二）液体的沸点升高或降低的应用,1.,提高外界压力，使沸点升高。临床利用高压设备为医疗器械消毒。,2.,降低外界压力，使沸点下降。药物生产过程中的减压蒸馏。,（三）溶液的沸点升高,1.,溶液的沸点总是高于纯溶剂的沸点，这一现象称之为溶液的沸点升高。,2.,溶液沸点升高,是由溶液的蒸气压下,降引起。,K,b,：溶剂沸点升高常数，单位,K,kg,mol,-1,。,常见溶剂的 和,值,溶剂,T,b,0,/,K,b,/(Kkgmol,-1,),溶剂,T,b,0,/,K,b,/(Kkgmol,-1,),水,100,0.512,四氯化碳,76.7,5.03,乙酸,118,2.93,乙醚,34.7,2.02,苯,80,2.53,乙醇,78.4,1.22,（一）纯液体的凝固点,1.,凝固点是指物质的固、液两相蒸气压相等时的温度。,2.,纯水的凝固点（,273 K,）又称为冰点，在此温度水和冰的蒸气压相等。,二、溶液的凝固点降低,（二）溶液的凝固点降低,曲线（,1,）、（,3,）,是液体的理想冷却曲线。,曲线（,2,）、（,4,）,是实验曲线。,溶液的凝固点是指,刚有溶剂固体析出的温,度,T,f,。,1.,纯物质在凝固点时，固态纯溶剂液态的蒸发速度与气态的凝聚速度相等，凝固点恒定；,2.,溶液的蒸发速度小于固态的蒸发速度与气态的凝聚速度，因此，溶液的凝固点降低。,溶液的凝固点降低是由溶液的蒸气压下降引起。,K,f,：溶剂凝固点降低常数,单位,K,kg,mol,-1,。,常见溶剂的,T,0,b,、,K,b,、,T,0,f,和,K,f,值,溶剂,T,b,0,/,K,b,/(Kkgmol,-1,),T,f,0,/,K,f,/(Kkgmol,-1,),水,100,0.512,0.0,1.86,乙酸,118,2.93,17.0,3.90,苯,80,2.53,5.5,5.10,乙醇,78.4,1.22,-117.3,1.99,四氯化碳,76.7,5.03,-22.9,32.0,乙醚,34.7,2.02,-116.2,1.8,萘,218,5.80,80.0,6.9,利用溶液凝固点降低法测定溶质的相对分子质量（特别是小分子）。,虽然理论上沸点升高和凝固点降低两种方法都可测量分子量，可是后者不起破坏作用、且,K,f,值较大，故常用。,沸点升高法与凝固点降低法测分子量的比较,沸点升高,法,凝固点降低法,1.,沸点时溶液浓度易变,1.,凝固点时溶液浓度不易变,2.,沸点升高常数,K,b,一般较小，结果误差较大,2.,凝固点降低常数,K,f,一般较大，结果误差较小,3.,溶质易分解或失去活性,3.,溶质不易分解，保持活性,【,例,2-2】,将,0.638 g,尿素溶于,250 g,水中，测得此溶液的凝固点降低值为,0.079 K,试求尿素的相对分子质量。,【,解,】,（三）溶液的凝固点降低法的应用,1.,冰与盐的混合物可用作制冷剂。,2.,冬季在结冰的路面上撒上除雪剂，使冰融化，保证道路畅通。,3.,测定难挥发非电解质溶质的摩尔质量。,电解质溶液越稀，越趋近于电解质解离出的正离子和负离子的总数。如,AB,型电解质,(,如,KCl),，,i,趋近于,2,。,AB,2,或,A,2,B,型电解质,(,如,MgCl,2,、,K,2,SO,4,),i,趋近于,3,。,vant Hoff,校正系数,i,：,i,：一个电解质分子解离出的粒子数。,三、电解质稀溶液的依数性行为,【,例,】,计算,0.100molkg,-1,的,NaCl,溶液的凝固点。,【,解,】NaCl,为,AB,型电解质，,i,=2,。,1.,渗透现象和渗透压力,2.,溶液的渗透压力与浓度及 温度的关系,3.,渗透压力在医学上的意义,第三节,溶液的渗透压力,淡水生物不能与海洋生物互换生存环境。,农作物或花卉施肥过多会枯萎。,人在游泳时眼睛会感到肿胀。,一、渗透现象和渗透压力,溶剂分子通过半透膜进入到溶液中的过程,称为渗透。,用半透膜将溶液与水分开,可以看到蔗糖溶液面上升。,渗透原因：,溶剂分子能通过半透膜，而溶质分子不能。,渗透条件,：,（,1,）,半透膜（,2,）膜两侧溶液浓度不等。,渗透方向：,溶剂分子从纯溶剂向溶液，或是从稀溶液向浓溶液。,渗透压力定义：,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超额压力。单位,:Pa,或,kPa,。,注意：,若半透膜隔开的浓度不等的两个非电解质溶液，为了防止渗透现象发生，必须在浓溶液液面上施加一超额压力，此压力是两溶液渗透压力之差。,1886,年，荷兰化学家,J,H,vant Hoff,指出：非电解质稀溶液的渗透压与溶液浓度和温度的关系是：,：渗透压，单位为,kPa,；,：溶质,B,的浓度，单位为,mol,L,-1,；,：气体常数，值为,8.314kPa,L,mol,-1,K,-1,；,：热力学温度，单位为,K,。,二、溶液的渗透压力与浓度及温度的关系,通过测定溶液的渗透压，可以计算溶质的摩尔质量,:,【,例,2-5】,将,1.00g,血红素溶于适量纯水中，配制成,100mL,溶液，在,20,时测得溶液的渗透压力为,0.366,kPa,，求血红素的相对分子量。,【,解,】,根据,vant Hoff,公式：,式中,M,B,为血红素的摩尔质量，,m,B,为血红素质量，,V,为溶液体积，带入相应数值，得：,血红素的浓度仅为,1.5010,-5,mol,L,-1,，凝固点下降仅为,2.7910,-5,，故其他方法很难测定。但此溶液的渗透压力相当于,37.4mmH,2,O,的压力，因此采用渗透压方法完全可以准确测定。,在实际工作中，对于稀的水溶液，溶质的物质的量浓度与质量摩尔浓度在数值上近似相等。,利用这个特点，可以从一种依数性的实测数据估算另一种依数性的数值。,凝固点降低法与渗透压法测分子量的比较,凝固点降低法,渗透压法,1.,不易观察，误差大,1.,值易观察，误差小,2.,适于小分子物质分子量的测定,2.,适于大分子物质分子量的测定,3.,相对于渗透压法，溶液浓度较高,3.,相对于凝固点降低法，溶液浓度较低,（一）渗透作用与生理现象,1.,渗透浓度,对于实际的半透膜，有些溶质的粒子能透过，有些溶质的粒子不能透过，不能透过半透膜的粒子称为渗透活性物质。,渗透浓度,(osmolarity),：,所有渗透活性物质的物质的量总和除以溶液的体积，用符号,c,os,表示，单位为,mol,L,-1,或,mmol,L,-1,。,三、渗透压力在医学上的意义,所以，可以用渗透浓度表示渗透压的大小。,【,例,2-6】,计算临床补液用的,50.0 gL,-1,葡萄糖溶液和,9.00 gL,-1,NaCl,溶液,(,生理盐水,),的渗透浓度。,【,解,】,葡萄糖,(C,6,H,12,O,6,),的摩尔质量为,180 gmol,-1,：,NaCl,的摩尔质量为,58.5 gmol,-1,：,2.,等渗、高渗和低渗溶液,在医学上，溶液渗透压的大小常用渗透浓度,(osmolarity),来表示。,正常人体血浆的渗透浓度约为：,304mmol,L,-1,。通常把渗透浓度在,280,320mmol,L,-1,的溶液称为生理等渗溶液,(isotonic solution),。即：,等渗溶液,:,低渗溶液,(hypotonic solution):,高渗溶液,(hypertonic solution):,临床上常用的等渗液：,生理盐水，,308mmol,L,-1,，,9.0g,L,-1,葡萄糖注射液，,280mmol,L,-1,，,50.0g,L,-1,NaHCO,3,溶液，,298mmol,L,-1,，,12.5g,L,-1,红细胞在等渗、高渗和低渗溶液中的行为,1.,红细胞在等渗溶液,(0.15molL,-1,NaCl),中的行为,2.,红细胞在高渗溶液,(2.60molL,-1,NaCl),中的行为,在高渗溶液中，红细胞外液的浓度比细胞内液大，细胞内液的水分想细胞外液渗透结果使红细胞皱缩。这种现象在患者体内，严重时可产生栓塞。,3.,红细胞在低渗溶液,(7.0 10,-2,molL,-1,NaCl),中的行为,红细胞在低渗溶液中时，渗透方向由细胞外液向细胞内液，细胞内液体逐渐增多，细胞膨胀，严重时产生溶血,(hemolysis),。,渗透活性物质,血浆中,组织间液中,细胞内液中,Na,+,144,37,10,K,+,5,4.7,141,Ca,2+,2.5,2.4,Mg,2+,1.5,1.4,31,Cl,-,107,112.7,4,HCO,3,-,27,28.3,10,HPO,4,2-,、,H,2,PO,4,-,2,2,11,SO,4,2-,0.5,0.5,1,磷酸肌酸,45,肌肽,14,正常人各种渗透活性物质的渗透浓度,/mol,L,-1,渗透活性物质,血浆中,组织间液中,细胞内液中,氨基酸,2,2,8,肌酸,0.2,0.2,9,乳酸盐,1.2,1.2,1.5,三磷酸腺苷,5,一磷酸已糖,3.7,葡萄糖,5.6,5.6,SO,4,2-,0.5,0.5,1,蛋白质,1.2,0.2,4,尿素,4,4,4,c,os,303.7,302.2,302.2,临床上的输液原则：,大量输液时，要输入等渗液。可以输入少量高渗液。一般不能输入低渗液。,（二）晶体渗透压力和胶体渗透压力,血浆中的物质按其能否透过毛细血管壁分为两大类。,无机盐（,Na,+,、,K,+,、,HCO,3,-,、,H,2,PO,4,-,、,）和小分子有机物（,CO(NH,2,),2,、,C,6,O,6,H,12,、,）能够透过毛细血管壁进入组织间液，这类物质称为,晶体物质,。,另一类分子量大的生物活性物质（,血浆蛋白、脂蛋白、激素、酶、抗体、白血球、血小板、,）,不能透过毛细血管壁，称为,胶体物质,。,血浆的总渗透压约为,770kPa,，晶体物质产生的渗透压约为,766kPa,（占血浆渗透压的,0.5%,）。胶体物质产生的渗透压约为,4kPa,（占血浆渗透压的,99.5%,）。,K,+,HPO,4,2-,Cl,-,Na,+,CO(NH,2,),2,Fe,2+,Na,+,Na,+,K,+,SO,4,2-,Na,+,Na,+,Cl,-,Na,+,C,6,H,12,O,6,Na,+,Na,+,Na,+,HPO,4,2-,CO(NH,2,),2,晶体渗透压的生理功能,：维持细胞内外液的水分平衡。,晶体渗透压力减小时，细胞外液中的水分子将透透膜进入细胞内液，严重时可产生,水中毒,。,胶体渗透压的生理功能,：为维持毛细血管内血浆和组织间液的水盐平衡。,血浆蛋白减少，血浆胶体渗透压力降低，血浆中的水分子和小分子溶质就会过多的透过毛细血管壁进入组织间液，造成组织间液增多而血液容量降低，这是形成,水肿,的原因之一。,晶体渗透压,胶体渗透压,概 念,由晶体物质,(,电解质和小分子,),产生的,由胶体物质,(,高分子物质,),产生的,生理功能,调节细胞内外液之间的水平衡,调节细胞间液与血浆之间的水盐平衡,半 透 膜,细胞膜,毛细血管壁,作 业,第,23,页：,9,、,10,、,11,、,12,一、掌握稀溶液的蒸气压下降、沸点升高、凝固点,降低,概念,及计算；,渗透压力的概念,及渗透浓度的计算,。,二、熟悉稀溶液依数性之间的换算，利用依数性计算溶质的相对分子质量；电解质溶液的依数性。,三、了解稀溶液的蒸气压下降、沸点升高、凝固点降低的原因；,渗透压力在医学上的意义。,本章学习要点,