基础化学：第一章 稀溶液的依数性.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,*,第一章 稀溶液的依数性,Colligative,properties of dilute solution,第一章 稀溶液的依数性,蒸气压下降,(vapor pressure lowering),沸点升高,(boiling point elevation),凝固点降低,(freezing point depression),渗透压,(osmotic pressure),稀溶液的这类只与溶质、溶剂微粒数的比值有关，而与溶质的本性无关的性质，称为稀溶液（,b,B,0.2 molkg,1,）,的,依数性,。,第一节 溶液的蒸气压下降,一、,蒸气压,p,（,vapour,pressure,）,1.,水（,l,）,水（,g,）,蒸发,凝结,当,v,蒸发,=,v,凝结,时，气液相达到平衡，这种与液相处于,动态平衡的气体,叫做,饱和蒸气,，产生的,压力称为该温度下的,饱和蒸气压,。简称,蒸气压,。,符号为,p,，,单位,为,Pa,（,帕）或,kPa,（,千,帕）。,（与气液相数量无关）,单位表面,v,蒸发,p,2.,影响蒸气压,p,的因素,液体的本性（同温下不同的物质有不同的,p,）；,p,随温度升高而增大；,固体具有一定的,p,；,易挥发物质：,p,大,难,挥发物质：,p,小,。,二、溶液的蒸气压下降,（p,）,1.,原因：,加入一种难挥发性溶质,2.,拉乌尔定律：,溶液的蒸汽压：,p,=,p,*,x,A,（,p,*,为纯溶剂的蒸气压）,p,=,p,*,-,p,=,p,*,-,p,*,x,A,（一种溶质）,=,p,*,x,B,2.,拉乌尔定律,内容,：温度一定时，,难挥发性非电解质稀溶液,的蒸气压下降,p,与溶质的质量摩尔浓度,b,B,成正比。,表达式,：,p,=,K,b,B,=,K,n,B,/,m,A,(,溶剂,),表明,：蒸气压下降只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。,K,=,p,*,M,A,第二节 溶液的沸点升高和凝固点降低,一、溶液的沸点升高,（,boiling point elevation,）,1.,沸点,T,b,：,p,液,=,p,外,时的温度（沸腾）。,液体的正常沸点是指外压为,101.3kPa,时的沸点。,没有专门注明压力条件的沸点通常都是指正常沸点。,2.,溶液的沸点升高原因,原因：,p,溶液,p,溶剂,T,b,=,T,b,-,T,b,*,101.3,P,(,kPa,),373(,T,b,*,),T,(,K),纯水,水溶液,T,b,T,b,3.,溶液的沸点升高值的计算公式,T,b,=,T,b,-,T,b,*,=,K,b,b,B,K,b,为溶剂的质量摩尔,沸点升高常数,表明,：难挥发性的非电解质稀溶液的沸点升高与溶质的本性无关。,2.,溶液的凝固点降低原因,水,冰,溶液,A,B,0.61,273(,T,f,*,),A,：,冰,-,水共存,T,f,P,(,kPa,),T,(,K),B,：,冰,-,溶液共存,T,f,原因：,p,溶液,p,溶剂,T,f,=,T,f,*,-,T,f,1.,凝固点,T,f,：,p,液,=p,固,时的温度。,二、溶液的凝固点,T,f,降低,（,freezing point lowing,）,3.,溶液的凝固点降低值的计算公式,T,f,=,T,f,*,-,T,f,=,K,f,b,B,K,f,为溶剂的质量摩尔,凝固点降低常数,水的,K,f,为,1.86K,kg,mol,-1,，,K,b,为,0.512K,kgmol,-1,应用一：,测定溶质的相对分子质量,例 取,0.749g,谷氨酸溶于,50.0g,水中，测得凝固点为,-0.188,，试求谷氨酸的摩尔质量。,解：,T,f,=,K,f,b,B,=,K,f,=,n,B,m,A,K,f,m,B,m,A,M,B,则,M,B,=,=148,(g mol,-1,),K,f,m,B,m,A,T,f,1.86,0.749,0.050,0.188,测定溶质的相对分子质量,说明：,利用溶液的沸点升高和凝固点降低都可以测定溶质的相对分子质量，但是在医学和生物科学实验中,凝固点降低法的应用更为广泛,。,T,b,法会因温度高而引起溶剂挥发，使溶液变浓而引起误差,；,大多数溶剂的,K,f,值,K,b,值，因此同一溶液的,T,f,T,b,，,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。,应用二：制,作防冻剂和冷却剂,盐和冰的混合物可用作冷却剂。冰的表面总附有少量水，当撒上盐后，盐溶解在水中成溶液，此时溶液的蒸气压下降，当它低于冰的蒸气压时，冰就会融化。冰融化时将吸收大量的热，于是冰盐混合物的温度就会降低。,采用,NaCl,和冰，温度可降到,-22,，用,CaCl,2,2H,2,O,和冰，可降到,-55,。在水产事业和食品贮藏及运输中，广泛使用食盐和冰混合而成的冷却剂。,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。,第三节：溶液,的渗透压力,一、渗透现象和渗透压力,二、溶液的渗透压力与浓度及温度的关系,三、渗透压力在医学上的意义,一,、,渗透现象和渗透压力,渗透现象,渗透现象,:,溶剂透过半透膜进入溶液的自发过程。,结果：,溶液一侧的液面升高。,原因：,单位时间内由纯溶剂进入溶液中的溶剂,分子数,要比由溶液进入纯溶剂的多。,理想半透膜,：,只允许溶剂,(,水,),分子通过不允许溶质,(,蔗糖,),分子透过的薄膜。,当液面不再变化，就达到了,渗透平衡,。,渗透方向,1.,溶剂分子从纯溶剂一方往溶液一方渗透；,2.,溶剂分子,从稀溶液一方,往浓溶液,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；,二是半透,膜两侧单位体积内溶剂分子数不相等,。,（存在渗透浓度差,）,渗透压力,(osmotic pressure),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。,符号,单位,Pa,或,kPa,二、溶液的渗透压力与浓度及温度的关系,1.,范托霍夫（,Vant Hoff,）,定律：,单位：,R,=8.314,J,K,-1,mol,-1(,或,kPa,L,K,-1,mol,-1,),V,=,n,B,RT,=,c,B,RT,稀溶液,(,c,B,b,B,),b,B,RT,表明,:,非电解质稀溶液的,大小仅与单位体积溶液中溶质质点数的多少有关，而与溶质的本性无关。,c,Bmol L,-1,),则,(,kPa,),T,(K)=273+t,同温同浓度的蔗糖溶液与葡萄糖溶液的渗透压相等,渗透压力的计算,c,(,C,12,H,22,O,11,)=,0.117(molL,-1,),=,c,B,RT,=0.117 8.314,310,=302(,kPa,),n,V,2.00,342,0.050,例 将,2.00g,蔗糖（,C,12,H,22,O,11,）,溶于水，配成,50.0ml,溶液，求溶液在,37,时的渗透压。,解,C,12,H,22,O,11,的摩尔质量为,342 gmol,-1,渗透压力的间接测定,例 测得泪水的凝固点为,-0.52,，,求泪水在体温,37,时的渗透压力。,T,f,=,K,f,b,B,=,b,B,RT,=,T,f,RT,K,f,0.528.314(273+37),1.86,=,解,b,B,=,T,f,/,K,f,=,721(,kPa,),渗透压力法测定相对分子质量,例,将,1.00 g,牛血红蛋白溶于适量纯水中，配置成,100 ml,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质量。,V,=,n RT=,m,B,RT,M,B,解,【,归纳,】,牛血红蛋白的浓度仅为,1.5010,-4,molL,-1,，,凝固点下降仅为,2.7910,-4,，故很难测定。但此溶液的渗透压力相当于,37.3 mmH,2,O,柱，因此完全可以准确测定。因此，,渗透压力法是测定,蛋白质等,高分子化合物的相对分子质量的最好方法,。,=6.66,10,4,(g mol,-1,),1.00,8.314(273+20),0.3660.100,M,B,=,m,B,RT,V,总结：,非,电解质,溶液,T,f,=,K,f,b,B,T,b,=,K,b,b,B,=,c,B,RT,b,B,RT,三、渗透压力在医学上的意义,1.,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。,T,b,=,i,K,b,b,B,T,f,=,i,K,f,b,B,=,i,c,B,RT,i,b,B,RT,校正因子,i,：,一“分子”电解质解离出的粒子个数。,A-B,2,或,A,2,-B,型强电解质如,(MgCl,2,、,Na,2,SO,4,等,),，,i=,3,A-B,型强电解质,(,如,KCl,、,CaSO,4,、,NaHCO,3,等,),，,i,=2,混合溶液依数性的计算,思考：一溶液含,0.01molL,-1,蔗糖、,0.02molL,-1,葡萄糖和,0.01molL,-1,MgCl,2,，如何求溶液的依数性（如,T,f,或在,37,时的渗透压）。,三、渗透压力在医学上的意义,2.,渗透浓度,(,osmolarity,),溶液中产生渗透效应的溶质粒子（分子、离子）统称为,渗透活性物质。,单位,mmolL,-1,定义,渗透活性物质的物质的量除以溶液的体积。,符号,c,os,粒子总浓度,=,c,os,RT,可用,渗透浓度衡量渗透压,含,0.01,molL,-1,MgCl,2,0.02molL,-1,NaCl,0.01molL,-1,C,6,H,12,O,6,的溶液的,C,os,?,80m,molL,-1,例 计算医院补液用的,50.0 gL,-1,葡萄糖溶液（,C,6,H,12,O,6,）,和生理盐水的渗透浓度。,解,C,6,H,12,O,6,是非电解质，,NaCl,是,i,=2,的强电解质,C,6,H,12,O,6,和,NaCl,的摩尔质量分别为,180,和,58.5(gmol,-1,),C,6,H,12,O,6c,os,=278 m,molL,-1,50.0,1000,180,NaCl,：,c,os,=,2=308 m,molL,-1,9,1000,58.5,3.,等渗、高渗和低渗溶液,（,1,）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、,50.0 g,L,-1,葡萄糖溶液,、,12.5 gL,-1,的,NaHCO,3,溶液。,（,2,）,临床上规定,:,等渗溶液,:,c,os,在,280-320,mmolL,-1,的溶液,;,高渗溶液,:,c,os,320 mmolL,-1,的溶液；,低渗溶液,:,c,os,280 mmolL,-1,的溶液,等渗、高渗和低渗溶液在医学上的应用,a.,等渗溶液,(,生理盐水,):“,维持原状,”,b.,高渗溶液,(,15 gL,-1,NaCl):,c.,低渗溶液,(,4 gL,-1,NaCl):,“,皱缩,”,“,溶血,”,基本原则,:,大量补液时应用等渗溶液。,4.,晶体渗透压和胶体渗透压,血浆渗透压,晶体渗透压,:,胶体渗透压,:,维持细胞内外水的相对平衡,维持血容量和毛细血管内外水的相对平衡,(,血浆蛋白质所产生,),(,NaCl,、,NaHCO,3,、葡萄糖、尿素等晶体物质,所产生,),(,占总压的,99.5%),(,占总压的,0.5%,),习题,1,1.,相同浓度的葡萄糖和,NaCl,溶液的,也相同3.,血红细胞置于下列溶液中将会引起何种现象？,A,、,29g/LNaCl,溶液,B,、,5g/L,葡萄糖溶液,C,、,生理盐水和等体积的水的混合液,D,、,生理盐水和,50g/L,葡萄糖溶液等体积的混合液,2.,若两种溶液的渗透压相等，其物质的量的浓度,也相等。,（）,(,皱缩,),(,溶血,),(,溶血,),(,维持原状,),习题,2,4.,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,A,、,0.1molL,-1,NaCl,0.1molL,-1,葡萄糖,B,、,0.1molL,-1,NaCl,0.1molL,-1,BaCl,2,C,、,0.1molL,-1,葡萄糖,0.1molL,-1,蔗糖,D,、,0.1molL,-1,CaCl,2,0.1molL,-1,Na,2,SO,4,