第一章 溶液和溶膠

醫(yī)學(xué)化學(xué)E-mail:zhongjp@QQ:1179992851(基礎(chǔ)化學(xué)—鐘)第一至九章授課教師：鐘玖平講師中科院教授：炒菜過早放鹽氯氣揮發(fā)只剩鈉

花絮：2012年8月12日，央視科教頻道《健康之路》節(jié)目中，心理專家金鋒稱“炒菜過早放鹽氯氣揮發(fā)只剩鈉”，他說炒菜時(shí)早放鹽，可以讓氯化鈉的氯揮發(fā)出去，就剩下鈉了。1.炒菜放鹽會(huì)產(chǎn)生氯氣揮發(fā)？2.炒菜放鹽的合理時(shí)間？

在眾多的自然科學(xué)中,化學(xué)是一門中心、實(shí)用、創(chuàng)新的學(xué)科。緒論性質(zhì)及其變化規(guī)律的科學(xué)化學(xué):在原子—分子層次上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、化學(xué)的基礎(chǔ)學(xué)科：無機(jī)化學(xué);有機(jī)化學(xué)物理化學(xué);分析化學(xué)……1、化學(xué)與醫(yī)學(xué)16世紀(jì)：歐洲化學(xué)家提出:“化學(xué)要為醫(yī)治疾病制造藥物”1800年：一氧化氮、乙醚的麻醉作用應(yīng)用在外科1932年：新型磺胺藥物，開創(chuàng)了抗菌藥物的領(lǐng)域

哈佛大學(xué)EliasJ.Corey教授(1990年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者)曾預(yù)言“

21世紀(jì),化學(xué)將涵蓋醫(yī)學(xué)與化學(xué)之間的任一事情?！?/p>

化學(xué)與醫(yī)學(xué)的重要關(guān)系化學(xué)藥學(xué)病理生理研究預(yù)防醫(yī)藥學(xué)醫(yī)用材料臨床檢驗(yàn)醫(yī)用生物材料2.學(xué)習(xí)方法

掌握學(xué)習(xí)方法、培養(yǎng)自學(xué)能力知識(shí)傳授式自主學(xué)習(xí)和更新式

理論課與實(shí)驗(yàn)課相結(jié)合

課前預(yù)習(xí)、認(rèn)真聽講、積極思考、適當(dāng)筆記，及時(shí)復(fù)習(xí)、學(xué)會(huì)用化學(xué)原理去解決問題3.學(xué)習(xí)資源－聽課材料準(zhǔn)備：

硬件：筆、記錄本、計(jì)算器…

…

…

軟件：預(yù)習(xí)、聽課提綱、思想準(zhǔn)備…

…

筆記和筆記整理問題和提出4.其它學(xué)習(xí)資源圖書館

參考書科技文獻(xiàn)（JournalArticles）

網(wǎng)絡(luò)（Internet）專題講座實(shí)驗(yàn)室

Despitetherebeingnobestwaytostudy,Iwillsuggestonewaythatissuccessfulformanystudents.Itconsistsofthefollowingfoursteps:Suggestions:Readeachchapterbeforeitisdiscussedinclass.Participateactivelyinclass.Takenotes,askandanswerquestions,takepartindiscussiongroups.Thereisamplescientificevidencethatactiveparticipationisfarmoreeffectiveforlearningsciencethanispassivelistening.Afterclass,gobackforacarefulrereadingofthechapter.Finally,applywhatyouhavelearnedtothehomeworkproblemattheendofchapter.

Ihopeyou’llenjoythetimewe’regoingtospendtogether.第一章溶液和溶膠本章主要內(nèi)容一、分散系統(tǒng)二、混合物的常用組成標(biāo)度三、難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的通性四、溶膠膠體分散系

泥漿、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1~100nm

生理鹽水

小分子或小離子分子分散系（溶液）<1nm

實(shí)例

粒子組成

類型粒子直徑分散系按分散相粒子的大小分類一、分散系統(tǒng)分散系統(tǒng)：一種或幾種物質(zhì)分散在另一種分散相：分散系統(tǒng)中被分散的物質(zhì)葡萄糖（溶質(zhì)）物質(zhì)中所形成的系統(tǒng)葡萄糖溶液分散介質(zhì)：起分散作用的物質(zhì)水（溶劑）生理鹽水是NaCl在水中的分散系，NaCl是分散相，水是分散介質(zhì)分散相粒子的直徑小于1nm，以分子或離子狀態(tài)均勻地分散在分散介質(zhì)中，所形成的穩(wěn)定的分散系稱為溶液在溶液體系中，分散相稱為溶質(zhì)，而分散介質(zhì)稱為溶劑如：葡萄糖溶液，C6H12O6是溶質(zhì)，H2O是溶劑二、混合物和溶液的常用組成標(biāo)度物質(zhì)的量n

單位：molM=

mn物質(zhì)的質(zhì)量m單位：g單位：g·mol-1摩爾質(zhì)量：物質(zhì)的量是1mol時(shí)所具有的質(zhì)量1.B的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

將

500g蔗糖溶于水配制成850g糖漿，計(jì)算此糖漿中蔗糖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。==0.588500g850gB的質(zhì)量混合物的質(zhì)量（溶液）wBmBmdefΣAA定義為：B的質(zhì)量與混合物的質(zhì)量之比W蔗糖=m蔗糖m溶液解：Σ

在

90g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.15的NaCl溶液里加入10gNaCl

固體，計(jì)算此時(shí)NaCl溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。=0.235W(NaCl)=m(NaCl)m溶液解：90g×0.15+10g90g+10g=2.B的體積分?jǐn)?shù)混合前純B的體積混合前各純物質(zhì)體積的總和20℃時(shí)，將70mL

乙醇（酒精）與30mL水混合，得到96.8mL乙醇溶液，計(jì)算所得乙醇溶液的體積分?jǐn)?shù)。=70mL70mL+30mLφ(C2H5OH)=V*(C2H5OH)V*(C2H5OH)+V*(H2O)解：=0.70=70%VB*ΣAVA*φBdef純B體積與混合物各純物質(zhì)體積總和之比3.B的分子濃度單位：L-1，

mL-1血液中紅細(xì)胞的分子濃度男：4.5×1012~5.5×1012L-1女：3.8×1012~4.6×1012L-1B的分子數(shù)混合物的體積定義為：B的分子數(shù)除以混合物的體積CBNBVdef4.B的質(zhì)量濃度單位：g·L-1，mg·L-1，μg

·L-1B的質(zhì)量混合物的體積100mL生理氯化鈉溶液中含0.9gNaCl，計(jì)算生理氯化鈉溶液的質(zhì)量濃度。0.9g0.10L=ρ(NaCl)=m(NaCl)V解：=9g·L-1定義為：B的質(zhì)量除以混合物的體積ρBmBVdef

靜脈注射用KCl溶液的極限質(zhì)量濃度是2.7g·L-1，如果在250mL葡萄糖溶液中加入1安瓿（10mL）100g·L-1KCl溶液。所得混合溶液中KCl的質(zhì)量濃度是否超過了極限值？=100g·L-1×0.010L0.250L+0.010L=3.8g·L-1>2.7g·L-1ρ(KCl)=m(KCl)V解：超過了極限值

某患者需用500mL100g·L-1葡萄糖溶液，若用500g·L-1葡萄糖溶液和50g·L-1葡萄糖溶液進(jìn)行配制，需要這兩種溶液各多少毫升？500g·L-1×V1+50g·L-1×V2=100g·L-1×0.50LV1+V2=0.50L解方程組得：V1=0.056L=56mLV2=500mL–56mL=444mL解：設(shè)兩種溶液的體積分別為V1和V2。5.B的物質(zhì)的量濃度（B的濃度）單位：mol·L-1，mmol·L-1，μmol

·L-1B的物質(zhì)的量混合物的體積100mL正常人的血清中含

326mgNa+

離子，計(jì)算Na+

離子的濃度。Na+的摩爾質(zhì)量23g·mol-1m(Na+)/M(Na+)V==0.326g/23g·mol-10.10L=0.14mol·L-1c(Na+)=n(Na+)V解：物質(zhì)的質(zhì)量/摩爾質(zhì)量定義為：B的物質(zhì)的量除以混合物的體積nBcBVdefB的質(zhì)量濃度(ρB)與B的濃度(cB)的關(guān)系：ρB===mBVmBnBcBcBMB

臨床上使用的乳酸鈉(C3H5O3Na)注射液的質(zhì)量濃度為112g·L-1，試計(jì)算該注射液的濃度。（乳酸鈉M=112g·mol-1)=112g·L-1112g·mol-1=1.00mol·L-1c(C3H5O3Na)=ρ(C3H5O3Na)M(C3H5O3Na)解:nBcB=V摩爾質(zhì)量6.B的摩爾分?jǐn)?shù)

定義為：B的物質(zhì)的量與混合物的物質(zhì)的量之比nB的物質(zhì)的量混合物的物質(zhì)的量（溶液）AAXBdefΣnB

將112g乳酸鈉(C3H5O3Na)溶于1.00L純水中配成溶液，計(jì)算溶液中乳酸鈉的摩爾分?jǐn)?shù)。乳酸鈉的摩爾質(zhì)量M(C3H5O3Na)=112g·mol-1＝X(C3H5O3Na

)=n(C3H5O3Na

)解：n(C3H5O3Na

)+n(H2O

)112g/112g·mol-1(112g/112g·mol-1)+(1.00L×1000g·L-1/18g·mol-1)＝1/(1+55.56)＝0.018

混合物由溶劑A和溶質(zhì)B兩種物質(zhì)組成溶劑A的摩爾分?jǐn)?shù)XA=nA

(溶劑A的物質(zhì)的量)nA+nB

溶質(zhì)B的摩爾分?jǐn)?shù)XB=nB

(溶質(zhì)B的物質(zhì)的量)nA+nB

XA+

XB=1

由多種物質(zhì)組成的混合物，各組分的摩爾分?jǐn)?shù)的總和等于17.溶質(zhì)B的質(zhì)量摩爾濃度

定義為：溶質(zhì)B的物質(zhì)的量除以溶劑A的質(zhì)量mA

(溶劑A的質(zhì)量)bB

defnB

(溶質(zhì)B的物質(zhì)的量)單位：mol·kg-1

將0.27gKCl晶體溶于100g水中，計(jì)算所得溶液中KCl的質(zhì)量摩爾濃度。KCl的摩爾質(zhì)量M(KCl)=74.5g·mol-1n(KCl)

解：b(KCl)

=

m

(H2O)

=m(KCl)

/M(KCl)

m

(H2O)

=0.27g/74.5g·mol-10.10kg=0.036mol·kg-1

物理量和數(shù)字的一些規(guī)定物理量用斜體長度l時(shí)間t質(zhì)量m物理量的單位用正體長度m時(shí)間s質(zhì)量g兩個(gè)物理量的商一般避免用斜線/摩爾濃度mol·L-1數(shù)字和單位之間一般有空格三、難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的通性溶液的性質(zhì)1.與溶質(zhì)的本性及溶質(zhì)與溶劑的相互作用有關(guān)---溶液的顏色、密度、體積2.決定于溶質(zhì)的數(shù)目、與溶質(zhì)的本性無關(guān)---稀溶液的蒸氣壓下降---稀溶液的沸點(diǎn)升高---稀溶液的凝固點(diǎn)降低---稀溶液的滲透壓力稀溶液的依數(shù)性

濃溶液的情況較復(fù)雜（溶質(zhì)粒子間、溶質(zhì)與溶劑粒子間的作用明顯、溶質(zhì)性質(zhì)）蒸發(fā)---液體表面的分子逸出液面，變?yōu)檎魵夥肿印?/p>

凝聚---蒸氣分子被吸引進(jìn)入液體，變?yōu)橐后w。

飽和蒸氣壓---氣相與液相平衡時(shí)，飽和蒸氣所產(chǎn)生的壓力PB*(單位Pa，kPa)。純?nèi)軇┤軇┓肿託庀嘁合?液體的蒸氣壓與液體本性有關(guān)20℃時(shí)，水的蒸氣壓2.339kPa

乙醚的蒸氣壓57.6kPa*液體的蒸氣壓與溫度有關(guān)：溫度↑，蒸氣壓↑溫度(K)水的飽和蒸氣壓kPa冰的飽和蒸氣壓kPa273.150.6110.611373.15101.325248.150.064沸點(diǎn)---液體蒸氣壓=外界大氣壓時(shí)，液體沸騰的溫度外界壓力↑，沸點(diǎn)↑大氣壓101.325kPa，水沸點(diǎn)100℃30kPa，70℃P<P0溶液溶質(zhì)分子純?nèi)軇┤軇┓肿託庀嘁合唷镫y揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的蒸氣壓下降稀溶液上方水分子數(shù)目<純水上方水分子數(shù)目稀溶液中水的蒸氣壓<純水的蒸氣壓法國物理學(xué)家Raoult拉烏爾定律PA=PA*·

XA難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的蒸氣壓純?nèi)軇〢蒸氣壓稀溶液中溶劑A的摩爾分?jǐn)?shù)PA=PA*(1-XB)稀溶液中溶質(zhì)B的摩爾分?jǐn)?shù)△P=PA*-PA=PA*·

XB難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的蒸氣壓下降與溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)成正比溶質(zhì)的性質(zhì)無關(guān)XB=nB

nA+nB≈nB

nA(nA＞＞nB)=nB

MA

mA

=bB

·

MA

溶質(zhì)B的摩爾分?jǐn)?shù)B的質(zhì)量摩爾濃度△P=PA*·XB=PA*·

MA·bB

=

k·bB難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的蒸氣壓下降溶劑A蒸氣壓溶質(zhì)B的摩爾分?jǐn)?shù)A的摩爾質(zhì)量比例系數(shù)B的質(zhì)量摩爾濃度△P與溶質(zhì)B的質(zhì)量摩爾濃度成正比★難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的沸點(diǎn)升高難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的蒸氣壓<純?nèi)軇┑恼魵鈮寒?dāng)溫度達(dá)到純?nèi)軇┑姆悬c(diǎn)Tb*時(shí),純?nèi)軇┓序v(純?nèi)軇┑恼魵鈮?外界大氣壓)此時(shí)，難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的蒸氣壓<外界大氣壓必須繼續(xù)升高溫度，稀溶液才能沸騰(稀溶液的蒸氣壓=外界大氣壓)稀溶液的沸點(diǎn)總是高于純?nèi)軇┑姆悬c(diǎn)稀溶液的濃度↑,溶液蒸氣壓↓,沸點(diǎn)↑

難揮發(fā)性非電解質(zhì)稀溶液的沸點(diǎn)升高的原因是溶液的蒸汽壓低于純?nèi)軇┑恼羝麎骸?/p>

溶液沸點(diǎn)升高的原因？

溶劑中加入難揮發(fā)性溶質(zhì)后，溶液的蒸汽壓下降,要使溶液蒸汽壓等于外壓，必須提高溫度。P<P0溶液溶質(zhì)分子純?nèi)軇┤軇┓肿託庀嘁合唷镫y揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的沸點(diǎn)升高△Tb=kb

·bB難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的沸點(diǎn)升高溶劑的沸點(diǎn)升高系數(shù)溶質(zhì)B的質(zhì)量摩爾濃度nB

mA

bB=mB/MB

=mA

△Tb=kb·bB=kb·mB/MB

mA

MB=kb·mB·△Tb(實(shí)驗(yàn)測(cè)出)mA溶質(zhì)B的摩爾質(zhì)量溶質(zhì)B的質(zhì)量溶劑的沸點(diǎn)升高系數(shù)溶劑A的質(zhì)量難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的沸點(diǎn)升高★難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的凝固點(diǎn)降低凝固點(diǎn)---物質(zhì)的固液兩相蒸氣壓相等時(shí)的溫度水溶液的凝固點(diǎn)---水溶液與冰平衡共存時(shí)的溫度水中溶解難揮發(fā)非電解質(zhì)后---水溶液的凝固點(diǎn)降低△Tf=kf

·bB難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液凝固點(diǎn)降低溶劑凝固點(diǎn)降低系數(shù)溶質(zhì)B的質(zhì)量摩爾濃度MB=kf·mB·△Tf(實(shí)驗(yàn)測(cè)出)mA溶質(zhì)B的摩爾質(zhì)量溶質(zhì)B的質(zhì)量溶劑的凝固點(diǎn)降低系數(shù)溶劑A的質(zhì)量難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的凝固點(diǎn)降低

從人尿中提取出一種含氮化合物，將90mg純品溶在12g蒸餾水中，所得稀溶液的凝固點(diǎn)比純水降低了0.233K,試計(jì)算此化合物的摩爾質(zhì)量。（水kf=1.86K·kg·mol-1)MB=kf·mB·△TfmA解：=1.86K·kg·mol-1×0.09g12g×0.233K=0.060kg·mol-1=60g·mol-1凝固點(diǎn)降低法具有靈敏度高『多數(shù)溶劑的凝固點(diǎn)降低系數(shù)>沸點(diǎn)升高系數(shù)』、實(shí)驗(yàn)誤差小、重復(fù)測(cè)定溶液濃度不變等優(yōu)點(diǎn)。在醫(yī)學(xué)與生物學(xué)等中應(yīng)用更為廣泛。b.利用凝固點(diǎn)降低的性質(zhì)，制備冷卻劑

例如采用NaCl和冰，溫度可以降到-22oC，用CaCl2·2H2O和冰，溫度可以降到-55oC。c.利用凝固點(diǎn)降低的性質(zhì)，制備抗凍劑

例如汽車散熱器的冷卻水在冬季常需加入適量的甘油或乙二醇等，以防止水的凍結(jié)。d.純度檢驗(yàn)

不純物質(zhì)的沸點(diǎn)比純化合物高。其它應(yīng)用：練習(xí)

將19.0g化合物溶在100g水中，測(cè)得溶液的凝固點(diǎn)降低了0.220K,計(jì)算該化合物的相對(duì)分子質(zhì)量。（水kf=1.86K·kg·mol-1)MB=kf·mB·△TfmA解：=1.86K·kg·mol-1×19.0g100g×0.220K=1.606kg·mol-1=1606g·mol-1溶液的滲透壓力*滲透現(xiàn)象和滲透壓力半透膜：只允許某些分子或離子透過，而不允許另一滲透：溶劑分子透過半透膜，進(jìn)入溶液的過程滲透條件：①半透膜（動(dòng)物的腸衣、細(xì)胞膜、膀胱膜、毛細(xì)血管壁）些分子或離子透過的薄膜②半透膜兩側(cè)溶液的滲透濃度不同滲透方向：溶劑分子從純?nèi)軇芤海ㄏ　鷿猓┑蜐B溶液→高滲溶液半透膜示意圖滲透現(xiàn)象滲透現(xiàn)象示意圖滲透壓滲透壓示意圖純?nèi)軇┑娜軇┓肿佣嗳軇┓肿?純?nèi)軇芤阂好嫔仙?-滲透液面↑,靜水壓↑加超額壓力Π液面相等--滲透平衡滲透現(xiàn)象

滲透壓力Π:用半透膜把純?nèi)軇┡c溶液隔開，為阻止?jié)B透現(xiàn)象的發(fā)生而在溶液的液面上施加的超額壓力。單位：Pa滲透方向:溶劑分子總是從濃度小的溶液(或純?nèi)軇?通過半透膜向濃度大的溶液滲透。結(jié)果使?jié)舛融呌谄骄?滲透壓力與濃度、溫度的關(guān)系Π=cBRTcB==nBVmB/MBVMB=mBRTΠVΠ—滲透壓力，

Pa(kPa)cB—B的濃度，mol·m-3R—摩爾氣體常數(shù)，8.314J·mol-1·K-1T—熱力學(xué)溫度，K適用于非電解質(zhì)的稀溶液測(cè)定滲透壓力，可計(jì)算高分子化合物的摩爾質(zhì)量Π=cBRT

將1.0g血紅素溶于水配制成100mL溶液，25℃時(shí)測(cè)得溶液的滲透壓力為367Pa，計(jì)算血紅素的相對(duì)分子質(zhì)量。=1.0×10-3kg×8.314J·mol-1·K-1×298.15K367Pa×1.0×10-4m3=67.5kg·mol-1=6.75×104g·mol-1M血紅素

=m血紅素RTΠV解：電解質(zhì)溶液：溶于水或熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電的化合物的水溶液強(qiáng)電解質(zhì)：在水溶液中能完全解離成離子的化合物，如NaCl、CuSO4弱電解質(zhì)：在水溶液中只能部分解離成離子的化合物，如HAc、NH3·H2OCH3COOHH+CH3COO+-＝Na+Cl-Na+

＋Cl-HClH+

+Cl-電解質(zhì)溶液的滲透濃度*滲透濃度cOS只與溶質(zhì)的分子和離子的總濃度有關(guān),與溶質(zhì)的本性無關(guān)弱電解質(zhì)稀溶液:cOS=陽離子濃度+陰離子濃度+未解離分子濃度cOS(HAc)=

c(H+)+c(Ac-)+c(HAc)cOS(NaCl)=c(Na+)+c(Cl-)=2c(NaCl)強(qiáng)電解質(zhì)稀溶液:cOS=陽離子濃度+陰離子濃度cOS(C6H12O6)=c(C6H12O6)非電解質(zhì)稀溶液:cOS=溶液濃度