大一化學(xué)課件---第2章-稀溶液的依數(shù)性

1、第二章 稀溶液的依數(shù)性Colligative Properties of Diluted Solution膠體分散系 牛奶 粗粒子粗分散系（懸濁液、乳濁液） 100nm 蛋白質(zhì)溶液 高分子 高分子溶液 氫氧化鐵溶膠膠粒（分子、離子、原子的聚集體） 溶膠 1100nm生理鹽水 小分子或小離子分子分散系（溶液） 誘導(dǎo)力色散力1、蒸氣壓與溫度有關(guān)：溫度越高，蒸氣壓越大。2、蒸氣壓與物質(zhì)本性有關(guān)： 蒸氣壓越大，越易揮發(fā)，沸點(diǎn)越低。 相：物理化學(xué)性質(zhì) 均一的體系。相圖：描述相的狀態(tài)、 溫度和成分關(guān) 系的圖形。 實(shí)驗(yàn)測(cè)定25 時(shí)，水的飽和蒸氣壓:結(jié)論： 1. 溶液的蒸氣壓比純?nèi)軇┑?. 溶液濃度越大，蒸氣

2、壓下降越多。 組成b (mol kg-1)p (kPa)純水03167.7糖水0.53135.7糖水1.03107.7溶劑分子p p0氣相 液相溶質(zhì)分子蒸氣壓下降加入難溶非電解質(zhì)，溶液蒸氣壓下降。U形管右邊液面上升，左邊液面下降。 加入葡萄糖，蒸氣壓下降葡萄糖濃度越大，液面上升越多。 加入葡萄糖越多，蒸氣壓下降越多打開開關(guān)？濃度越大？Raoult定律 對(duì)于難揮發(fā)性的非電解質(zhì) 稀溶液，溶質(zhì)濃度愈大，溶劑的摩爾分?jǐn)?shù)愈小，蒸氣壓下降愈多。 p = po xA po 純?nèi)軇┑恼魵鈮海?p 稀溶液溶劑的蒸氣壓，xA 溶液中溶劑的摩爾分?jǐn)?shù)。溶液蒸氣壓的下降值p：p = po- p xB溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù) 稀溶

3、液中，nA nB ，因而nA + nB nA= K b B= po- po xA= po (1- xA )= po xB所以 xB bB MA 得 p = po xB po MA bB溶液蒸氣壓的下降值p：結(jié)論：溫度一定時(shí)，難揮發(fā)性非電解質(zhì)稀溶液的蒸氣壓下降與溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度bB成正比，而與溶質(zhì)的本性無(wú)關(guān)。p = K b B由溶劑的po蒸氣壓和MA決定;定溫下為常數(shù)沸點(diǎn)升高1.沸點(diǎn) ：液體的蒸氣壓等于外壓時(shí)的溫度。 符號(hào)b.p. 或bp (boiling point) 正常沸點(diǎn)：指外壓為101.3kPa時(shí)的沸點(diǎn)。 不同物質(zhì)，沸點(diǎn)不同 - 蒸餾（distillation） 同一物質(zhì)，不同外壓時(shí)

4、，沸點(diǎn)不同 - 減壓蒸餾、加壓消毒、高壓鍋稀溶液的沸點(diǎn)升高溶液的沸點(diǎn)升高boiling point elevation 溶劑中加入難揮發(fā)性溶質(zhì)后，溶液的蒸氣壓下降, 要使溶液蒸氣壓等于外壓，必須提高溫度。沸點(diǎn)升高值Tb ： Tb = Tb - Tbo = Kb bB Kb溶劑沸點(diǎn)升高常數(shù)，只與溶劑的本性有關(guān)， 不同溶劑，Kb不同。 結(jié)論：難揮發(fā)性的非電解質(zhì)稀溶液的沸點(diǎn)升高只與溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度有關(guān)，而與溶質(zhì)的本性無(wú)關(guān)。 溶液的凝固點(diǎn)降低freezing point depressing凝固點(diǎn)與熔點(diǎn): 固相與液相平衡共存時(shí)的溫度, 該溫度下固相與液相蒸氣壓相等純水的凝固點(diǎn)冰點(diǎn)稀溶液的沸點(diǎn)升高凝固

5、點(diǎn)降低的原因：溶液的蒸氣壓下降凝固點(diǎn)下降值： Tf = Tfo Tf = Kf b B Kf 溶劑的凝固點(diǎn)降低常數(shù) 只與 溶劑本性有關(guān)。 凝固點(diǎn)降低測(cè)分子量應(yīng)用：1 .測(cè)定溶質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量 Tf = Kf b B = Kf（mB/MB）/mA MB = Kf mB /mATf 取0.749g谷氨酸溶于50.0g水，測(cè)得凝固點(diǎn)為-0.188，試求谷氨酸的摩爾質(zhì)量。解： Tf = Kf bB = Kf（mB/MB）/mA MB = Kf mB /mATf 2. 抗凝劑：汽車?yán)鋮s水中加入甘油或者乙二醇3.純度檢驗(yàn)存在雜質(zhì)時(shí)，凝固點(diǎn)下降，Tf ， 雜質(zhì)，純度4.測(cè)定細(xì)胞汁液和土壤溶液的物質(zhì)的組成量度

6、5.植物利用依數(shù)性進(jìn)行自身調(diào)節(jié)對(duì)抗外界環(huán)境 （如冬天，細(xì)胞中可溶物大量溶解，Tf下降；夏天，蒸氣壓下降，減少水分散失。）融雪劑（2006年哈爾濱） 2008年1月17日楚天都市報(bào)2008年1月27日的京珠高速公路軍山長(zhǎng)江大橋橋面判斷對(duì)錯(cuò) 將相同質(zhì)量的葡萄糖和尿素分別溶解在100g水中，則形成的兩份溶液在溫度相同時(shí)的p、Tb、Tf均相同。 （ ）有下列水溶液： 0.100 molkg-1的C6H12O6 0.100 molkg-1的NaCl 0.100 molkg-1Na2SO4。 在相同溫度下，蒸氣壓由大到小的順序是 ( ) A. B. C. D. E. B滲透現(xiàn)象(osmosis)只能透過水

7、分子c左 c右滲透現(xiàn)象溶劑分子通過半透膜進(jìn)入到溶液中的過程。 產(chǎn)生滲透現(xiàn)象的條件存在半透膜 半透膜：一種只允許某種分子或粒子擴(kuò)散進(jìn)出，對(duì)于不同的質(zhì)點(diǎn)具有選擇性的薄膜。如細(xì) 胞膜、膀胱膜、羊皮紙等。半透膜兩側(cè)單位體積內(nèi)溶劑分子數(shù)不等。滲透的方向溶劑分子由稀溶液向濃溶液滲透溶劑分子由純?nèi)軇┫蛉芤簼B透滲透壓(osmotic pressure)滲透壓力：為了使?jié)B透現(xiàn)象不發(fā)生而必須在溶液面上施加的超額的壓力。即：為維持半透膜兩側(cè)溶液間的滲透平衡而需要的超額壓力。符號(hào)：， 單位：kPa 或 Pa 此壓力并不代表任一溶液的滲透壓，它僅僅是溶液滲透壓的差值。Vant Hoff 公式 = cBRT cB 為物質(zhì)

8、的量濃度， T為絕對(duì)溫度。R 為氣體常數(shù)，R= 8.314 JK-1mol-1表明稀溶液滲透壓力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(wú)關(guān)。 對(duì)稀溶液，cBbB (水1.0103g L-1 ) 因此 bBRT 單位: cB R T （標(biāo)準(zhǔn)） molm-3 8.314 K Pa （常用） molL-1 8.314 K kPa （過去） molL-1 0.082 K atm = cBRT應(yīng)用：求算滲透壓；測(cè)定高分子物質(zhì)的相對(duì)分子量。欲較精確地測(cè)定某蛋白質(zhì)和某小分子物質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量，分別采用下列哪種方法最適合？為什么？ A. 凝固點(diǎn)降低 B. 沸點(diǎn)升高 C. 滲透壓力 D.

9、蒸氣壓下降 E. 以上方法都不合適測(cè)定小分子物質(zhì)相對(duì)分子量，宜用凝固點(diǎn)降低法測(cè)定大分子物質(zhì)相對(duì)分子量，宜用滲透壓力根據(jù)稀溶液依數(shù)性原理測(cè)定物質(zhì)相對(duì)分子量時(shí)：滲透壓的測(cè)定蔗糖純水 怎樣測(cè)定人體血液的滲透壓呢？ 直接測(cè)定溶液的滲透壓比較困難，而測(cè)定溶液的凝固點(diǎn)降低較方便，因此可通過測(cè)溶液凝固點(diǎn)降低值來推算 溶液滲透壓。 測(cè)得人體血液凝固點(diǎn)降低值Tf=0.553 ， 則體溫37時(shí)的滲透壓為： 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)。它們的總濃度稱為滲透濃度。 滲透壓與滲透濃度成正比，醫(yī)學(xué)上常用滲透濃度來比較溶液滲透壓力的大小，符號(hào)為cos，單位

10、為molL-1或mmolL-1。 = cosRT通過測(cè)定凝固點(diǎn)降低值可以計(jì)算出37人體血漿的滲透濃度：Tf = Kf b B滲透壓在醫(yī)學(xué)上的意義實(shí)驗(yàn)求得血漿凝固點(diǎn)為0.553，推出血漿滲透濃度為 297 mmolL-1。根據(jù)血漿中各物質(zhì)濃度計(jì)算得出血漿的滲透濃度為 303.7 mmolL-1。臨床上規(guī)定： 280 320 mmolL-1 等滲溶液 (isotonic solution) cos320 mmolL-1 高滲溶液 (hypertonic solution) cos280 mmolL-1低滲溶液 (hypotonic solution) 正常血漿中各種能產(chǎn)生滲透作用的物質(zhì)的平均濃度物

11、質(zhì) c /mmolL-1物質(zhì) c /mmolL-1Na+144SO42-0.5K+5氨基酸2Ca2+2.5肌酸0.2Mg2+1.5乳酸鹽1.2Cl-107葡萄糖5.6HPO42-H2PO4-2蛋白質(zhì)1.2HCO3-27尿素4合計(jì) 303.7-紅細(xì)胞等滲溶液0.15 molNaCl溶液正常低滲溶液0.15 molL-1NaCl溶液溶血高滲溶液0.15 molL-1NaCl溶液皺縮等滲？低滲？高滲溶液？cos=2cNaCl =20.15 molL-1 =0.3 molL-1=300 mmolL-1臨床上用來治療堿中毒的針劑NH4Cl (Mr= 53.48)，其規(guī)格為20.00mL一支，每支含0.1

12、60 0g NH4Cl。在此溶液中紅細(xì)胞的行為如何？由于此溶液為等滲溶液，紅細(xì)胞行為正常。為病人大劑量補(bǔ)液時(shí)，應(yīng)采用等滲溶液, 常用的溶液： 0.15 molL-1NaCl溶液 0.28 molL-1葡萄糖溶液失血過多時(shí)： 電解質(zhì)溶液血漿或右旋糖酐 9 gL-1 50 gL-1滲透壓在臨床補(bǔ)液中的應(yīng)用：會(huì)使紅細(xì)胞發(fā)生溶血現(xiàn)象的溶液是 ( ) A. 9 gL-1NaCl溶液 B. 50 gL-1葡萄糖溶液 C. 100 gL-1葡萄糖溶液 D. 90gL-1NaCl溶液 E.生理鹽水和等體積的水的混合液E0.15 molL-1 NaCl溶液: (NaCl)0.15 molL-158.5 gmol

13、-18.78 gL-10.28molL-1 葡萄糖溶液:(葡萄糖) cM 0.28 molL-1180 gmol-150.4 gL-1晶體滲透壓力和膠體滲透壓力晶體滲透壓力(crystalloid osmotic pressure) 電解質(zhì)、小分子物質(zhì)產(chǎn)生的滲透壓力（NaCl、KCl、葡萄糖、尿素、氨基酸等）約占人體血漿的滲透壓力的99.5（約705.6kP），是決定細(xì)胞間液和細(xì)胞內(nèi)液水分轉(zhuǎn)移的主要因素。膠體滲透壓力(colloidal osmotic pressure) 大分子物質(zhì)產(chǎn)生的滲透壓力(蛋白質(zhì)、糖類、脂質(zhì)等）約占人體血漿的滲透壓力的0.5（約0.3kP），主要是調(diào)節(jié)血容量及維持血漿

14、和組織間液之間的水平衡。大量失血時(shí)要補(bǔ)液血漿或右旋糖酐以補(bǔ)充膠體滲透壓力。血管壁組織間液血液血管血細(xì)胞（紅細(xì)胞、白細(xì)胞、血小板）血漿細(xì)胞膜水腫：組織間隙或體腔內(nèi)過量的體液潴留 血漿蛋白減少，膠體滲透壓力減小，水分子、小分子等通過毛細(xì)血管壁由血漿流向組織間液，造成組織間液增多，而血容量減小。血管壁組織間液血液血管血細(xì)胞（紅細(xì)胞、白細(xì)胞、血小板）血漿細(xì)胞膜電解質(zhì)稀溶液的依數(shù)性行為 p = i K bB Tb = i Kb bB Tf = i Kf bB = icBRT i bBRTAB型電解質(zhì)，i趨近于2。 (如：KCl) AB2或A2B型電解質(zhì), i趨近于3。 (如：MgCl2) 將2.00g蔗

15、糖(C12H22O11)溶于水，配成50.0ml溶液，求溶液在37時(shí)的滲透壓力。 = cB RT = 0.117 molL-18.314 JK -1 mol-1310 K =302 kPa該蔗糖溶液的滲透壓力相當(dāng)于30.8m的水柱高的壓力。 1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓= 101.3 kPa =76 cmHg =10.336 mH2O 解：C12H22O11的摩爾質(zhì)量為342 gmol-1，則今有兩種溶液，一為1.50 g 尿素(Mr = 60.05)溶于200 g 水中，另一為42.8 g 某非電解質(zhì)溶于1000 g 水中，這兩種溶液在同一溫度下結(jié)冰，試求該非電解質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量。解： 甲溶液由1.68 g

16、蔗糖(Mr=342)和20.00 g水組成，乙溶液由2.45 g （Mr= 690）的某非電解質(zhì)和20.00 g水組成。在相同溫度下，哪份溶液的蒸氣壓高？將兩份溶液放入同一個(gè)恒溫密閉的鐘罩里，時(shí)間足夠長(zhǎng)，兩份溶液濃度會(huì)不會(huì)發(fā)生變化，為什么？當(dāng)達(dá)到系統(tǒng)蒸氣壓平衡時(shí)，轉(zhuǎn)移的水的質(zhì)量是多少？本章討論的依數(shù)性適用于 、 的 溶液。稀溶液的依數(shù)性包括 、 、 和 。產(chǎn)生滲透現(xiàn)象的必備條件是 和 ； 水的滲透方向?yàn)?或 。將相同質(zhì)量的A、B兩物質(zhì)（均為難揮發(fā)的非電解質(zhì)）分別溶于水配成1L溶液，在同一溫度下，測(cè)得A溶液的滲透壓力大于B溶液，則A物質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量 B物質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量。小于 0.2 molL-1的NaCl溶液的滲透壓力等于0.2 molL-1的 葡萄糖溶液的滲透壓力。 ( ) 兩個(gè)臨床上的等滲溶液只有以相同的體積混合時(shí)，才 能得到臨床上的等滲溶液。 ( ) 將濃度不同的兩種非電解質(zhì)溶液用半透膜隔開時(shí)，水 分子從滲透壓力小的一方向滲透壓力大的一方滲透。 ( ) cos (NaCl) = cos (C6H12O6)，在相同溫度下，兩種溶液 的滲透壓力相同。 ( )小結(jié)掌握物質(zhì)的量的濃度質(zhì)量摩爾濃度、摩爾分?jǐn)?shù)