醫(yī)用基礎(chǔ)化學(xué)-第一章-稀溶液的依數(shù)性課件

1、第一章 稀溶液的依數(shù)性Colligative properties of dilute solution第一章 稀溶液的依數(shù)性蒸氣壓下降 (vapor pressure lowering) 沸點(diǎn)升高 (boiling point elevation) 凝固點(diǎn)降低 (freezing point depression) 滲透壓 (osmotic pressure) 稀溶液的這類只與溶質(zhì)、溶劑微粒數(shù)的比值有關(guān)，而與溶質(zhì)的本性無關(guān)的性質(zhì)，稱為稀溶液（bB0.2 molkg 1）的依數(shù)性。第一節(jié) 溶液的蒸氣壓下降一、蒸氣壓 p（vapour pressure ） 1. 水（l）水（g）蒸發(fā)凝結(jié) 在一定

2、溫度下，當(dāng)v蒸發(fā)= v凝結(jié)時(shí)，氣液相達(dá)到平衡，這種與液相處于動態(tài)平衡的氣體叫做飽和蒸氣，產(chǎn)生的壓力稱為該溫度下的飽和蒸氣壓。簡稱蒸氣壓。符號為p ，單位為Pa（帕）或 kPa（千帕）。 （與氣液相數(shù)量無關(guān)）2. 影響蒸氣壓p的因素 液體的本性（同溫下不同的物質(zhì)有不同的p ）； p隨溫度升高而增大； 固體具有一定的p ； 易揮發(fā)物質(zhì)： p大難揮發(fā)物質(zhì)：p 小 。二、溶液的蒸氣壓下降（p）1. 原因：加入一種難揮發(fā)性溶質(zhì)2. 拉烏爾定律：溶液的蒸氣壓： p = p* xA （p * 為純?nèi)軇┑恼魵鈮海﹑ = p* - p = p* - p* xA（一種溶質(zhì)） = p* xB2. 拉烏爾定律內(nèi)容：溫

3、度一定時(shí)，難揮發(fā)性非電解質(zhì)稀溶液的蒸氣壓下降p與溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度bB成正比。 表達(dá)式：p = K bB = K nB / mA(溶劑)表明：蒸氣壓下降只與一定量溶劑中所含的溶質(zhì)的微粒數(shù)有關(guān)，而與溶質(zhì)的種類無關(guān)。K = p* MA第二節(jié) 溶液的沸點(diǎn)升高和凝固點(diǎn)降低 一、溶液的沸點(diǎn)升高（boiling point elevation）1.沸點(diǎn)Tb：p液=p外時(shí)的溫度（沸騰）。 液體的正常沸點(diǎn)是指外壓為101.3kPa時(shí)的沸點(diǎn)。沒有專門注明壓力條件的沸點(diǎn)通常都是指正常沸點(diǎn)。 2. 溶液的沸點(diǎn)升高原因 原因：p溶液 p溶劑 Tb = Tb - Tb* 101.3P (kPa)373 (Tb*) T

4、(K)純水水溶液TbTb3. 溶液的沸點(diǎn)升高值的計(jì)算公式 Tb = Tb - Tb* = Kb bBKb為溶劑的質(zhì)量摩爾沸點(diǎn)升高常數(shù)表明：難揮發(fā)性的非電解質(zhì)稀溶液的沸點(diǎn)升高與溶質(zhì)的本性無關(guān)。 2. 溶液的凝固點(diǎn)降低原因水冰溶液AB0.61273 (Tf *) A ：冰-水共存TfP (kPa)T (K)B ：冰-溶液共存 Tf 原因：p溶液 p溶劑 Tf = Tf * - Tf1.凝固點(diǎn) Tf： p液=p固時(shí)的溫度。 二、溶液的凝固點(diǎn)Tf降低（freezing point lowing）3. 溶液的凝固點(diǎn)降低值的計(jì)算公式 Tf = Tf * - Tf = Kf bBKf為溶劑的質(zhì)量摩爾凝固點(diǎn)降

5、低常數(shù)水的Kf為1.86Kkgmol-1， Kb為0.512Kkgmol-1應(yīng)用一：測定溶質(zhì)的相對分子質(zhì)量 例 取0.749g谷氨酸溶于50.0g水中，測得凝固點(diǎn)為-0.188，試求谷氨酸的摩爾質(zhì)量。 解： Tf = Kf bB= Kf =nBmAKf mBmA MB則MB= = =148(g mol -1)Kf mBmA Tf 1.86 0.749 0.050 0.188 測定溶質(zhì)的相對分子質(zhì)量說明：利用溶液的沸點(diǎn)升高和凝固點(diǎn)降低都可以測定溶質(zhì)的相對分子質(zhì)量，但是在醫(yī)學(xué)和生物科學(xué)實(shí)驗(yàn)中凝固點(diǎn)降低法的應(yīng)用更為廣泛。Tb法會因溫度高而引起溶劑揮發(fā)，使溶液變濃而引起誤差 ； 大多數(shù)溶劑的Kf值Kb

6、值，因此同一溶液的 TfTb，因而靈敏度高、實(shí)驗(yàn)誤差?。?某些生物樣品不耐高溫，在沸點(diǎn)易變性或破壞。 應(yīng)用二：制作防凍劑和冷卻劑 鹽和冰的混合物可用作冷卻劑。冰的表面總附有少量水，當(dāng)撒上鹽后，鹽溶解在水中成溶液，此時(shí)溶液的蒸氣壓下降，當(dāng)它低于冰的蒸氣壓時(shí)，冰就會融化。冰融化時(shí)將吸收大量的熱，于是冰鹽混合物的溫度就會降低。 采用NaCl和冰，溫度可降到-22，用CaCl22H2O和冰，可降到-55。在水產(chǎn)事業(yè)和食品貯藏及運(yùn)輸中，廣泛使用食鹽和冰混合而成的冷卻劑。 水中加入乙二醇可使水的凝固點(diǎn)降低，從而達(dá)到抗凍的目的。第三節(jié)：溶液的滲透壓力一、滲透現(xiàn)象和滲透壓力二、溶液的滲透壓力與濃度及溫度的關(guān)系

7、 三、滲透壓力在醫(yī)學(xué)上的意義 一、滲透現(xiàn)象和滲透壓力 滲透現(xiàn)象滲透現(xiàn)象:溶劑透過半透膜進(jìn)入溶液的自發(fā)過程。結(jié)果：溶液一側(cè)的液面升高。原因：單位時(shí)間內(nèi)由純?nèi)軇┻M(jìn)入溶液中的溶劑分子數(shù)要比由溶液進(jìn)入純?nèi)軇┑亩唷＠硐氚胪改ぃ褐辉试S溶劑(水)分子通過不允許溶質(zhì)(蔗糖)分子透過的薄膜。 當(dāng)液面不再變化，就達(dá)到了滲透平衡。滲透方向1. 溶劑分子從純?nèi)軇┮环酵芤阂环綕B透；2. 溶劑分子從稀溶液一方往濃溶液一方滲透。產(chǎn)生滲透現(xiàn)象必須具備的兩個(gè)條件一是有半透膜的存在；二是半透膜兩側(cè)單位體積內(nèi)溶劑分子數(shù)不相等。（存在滲透濃度差）滲透壓力(osmotic pressure)定義 為維持只允許溶劑通過的膜所隔開的溶液

8、與溶劑之間的滲透平衡而需要的超額壓力。符號 單位 Pa 或 kPa二、溶液的滲透壓力與濃度及溫度的關(guān)系1. 范托霍夫（Vant Hoff）定律：單位：R=8.314 JK-1mol-1( 或 kPa L K-1mol-1 )V = nBRT = cBRT稀溶液 (cBbB) bB RT表明: 非電解質(zhì)稀溶液的大小僅與單位體積溶液中溶質(zhì)質(zhì)點(diǎn)數(shù)的多少有關(guān)，而與溶質(zhì)的本性無關(guān)。cB (mol L-1 )則 (kPa)T (K ) = 273+t同溫同濃度的蔗糖溶液與葡萄糖溶液的滲透壓相等滲透壓力的計(jì)算 c(C12H22O11) = = = 0.117 (molL-1) = cB RT = 0.117

9、 8.314 310 =302( kPa) nV2.00342 0.050例 將2.00g蔗糖（C12H22O11）溶于水，配成50.0ml溶液，求溶液在37時(shí)的滲透壓。解 C12H22O11的摩爾質(zhì)量為342 gmol-1滲透壓力的間接測定 例 測得淚水的凝固點(diǎn)為-0.52，求淚水在體溫37時(shí)的滲透壓力。 Tf = Kf bB = bB RT = Tf RTKf0.528.314(273+37)1.86=解bB =Tf / Kf= 721 ( kPa)滲透壓力法測定相對分子質(zhì)量例 將1.00 g牛血紅蛋白溶于適量純水中，配置成100 ml溶液，在20時(shí)測得溶液的滲透壓力為0.366 kPa,

10、求血紅素的相對分子質(zhì)量。 V = n RT = mB RTMB解【歸納】牛血紅蛋白的濃度僅為1.5010-4 molL-1，凝固點(diǎn)下降僅為2.7910-4，故很難測定。但此溶液的滲透壓力相當(dāng)于37.3 mmH2O柱，因此完全可以準(zhǔn)確測定。因此，滲透壓力法是測定蛋白質(zhì)等高分子化合物的相對分子質(zhì)量的最好方法。 = = 6.66104(g mol -1)1.00 8.314(273+20)0.3660.100MB =mB RT V 總結(jié)：非電解質(zhì)溶液Tf = Kf bBTb = Kb bB = cBRT bBRT三、滲透壓力在醫(yī)學(xué)上的意義1.電解質(zhì)溶液的依數(shù)性 弱電解質(zhì)的依數(shù)性計(jì)算可近似等同于非電解

11、質(zhì)。Tb =i Kb bB Tf = i Kf bB = icBRT i bBRT校正因子i ：一“分子”電解質(zhì)解離出的粒子個(gè)數(shù)。 A-B2或A2-B型強(qiáng)電解質(zhì)如(MgCl2、Na2SO4等)，i=3 A-B型強(qiáng)電解質(zhì)(如KCl、CaSO4、NaHCO3等)，i= 2混合溶液依數(shù)性的計(jì)算思考：一溶液含0.01molL-1蔗糖、 0.02molL-1葡萄糖和0.01molL-1MgCl2，如何求溶液的依數(shù)性（如Tf或在37時(shí)的滲透壓）。三、滲透壓力在醫(yī)學(xué)上的意義 2.滲透濃度(osmolarity)溶液中產(chǎn)生滲透效應(yīng)的溶質(zhì)粒子（分子、離子）統(tǒng)稱為滲透活性物質(zhì)。單位 mmolL-1定義 滲透活性物

12、質(zhì)的物質(zhì)的量除以溶液的體積。符號 cos粒子總濃度 =cosRT 可用滲透濃度衡量滲透壓 含0.01molL-1MgCl2 ,0.02molL-1NaCl ,0.01molL-1 C6H12O6的溶液的Cos?80mmolL-1例 計(jì)算醫(yī)院補(bǔ)液用的50.0 gL-1葡萄糖溶液（C6H12O6）和生理鹽水的滲透濃度。 解 C6H12O6是非電解質(zhì)，NaCl是i = 2的強(qiáng)電解質(zhì) C6H12O6 和NaCl的摩爾質(zhì)量分別為180 和58.5 (gmol-1) C6H12O6：cos= =278 mmolL-150.0 1000180NaCl ：cos= 2=308 mmolL-19 100058.

13、53.等滲、高滲和低滲溶液（1） 正常人血漿的滲透濃度為303.7 mmolL-1 常用的等滲溶液有生理鹽水、50.0 gL-1葡萄糖溶液、12.5 gL-1的NaHCO3 溶液。（2）臨床上規(guī)定: 等滲溶液:cos在280-320 mmolL-1的溶液; 高滲溶液:cos320 mmolL-1的溶液； 低滲溶液:cos280 mmolL-1的溶液 等滲、高滲和低滲溶液在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用 a. 等滲溶液 (生理鹽水): “維持原狀 ”b. 高滲溶液( 15 gL-1NaCl ) :c. 低滲溶液( 4 gL-1NaCl ):“皺縮”“溶血”基本原則:大量補(bǔ)液時(shí)應(yīng)用等滲溶液。4.晶體滲透壓和膠體滲透壓血漿滲透壓晶體滲透壓:膠體滲透壓:維持細(xì)胞內(nèi)外水的相對平衡維持血容量和毛細(xì)血管內(nèi)外水的相對平衡(血漿蛋白質(zhì)所產(chǎn)生)(NaCl 、NaHCO3 、葡萄糖、尿素等晶體物質(zhì)所產(chǎn)生)(占總壓的99.5%)(占總壓的0.5%)習(xí)題11.相同濃度的葡萄糖和NaCl溶液的也相同。 （ ） 3.血紅細(xì)胞置于下列溶液中將會引起何種現(xiàn)象？ A、29g/LNaCl溶液 B、5g/L葡萄糖溶液 C、生理鹽水和等體積的水的混合液 D、生理鹽水和50g/L葡萄糖溶液等體積的混合液2