《稀溶液的依数性》PPT课件.ppt

1,第二章 稀溶液的依数性,2,第二章 稀溶液的依数性 colligative properties of dilute solution,2.2 溶液的沸点升高 和凝固点降低,2.1 溶液的蒸汽压下降,2.3 溶液的渗透压力,稀溶液中溶剂的蒸气压下降、凝固点降低、沸点升高和渗透压的数值，只与溶液中溶质的量有关，与溶质的本性无关，故称这些性质为稀溶液的依数性。,3,2.1 溶 液 的 蒸 汽 压 下 降,蒸气压 Vapor pressure,一定温度下，液体蒸发达到平衡时，液面上方蒸汽分子所具有的压强，称该液体的饱和蒸汽压(p)。,单位：Pa、kPa,1.蒸发(evaporation),液相,气相,气相,液相,2.凝结(condensation),4,2.1 溶 液 的 蒸 汽 压 下 降,1.相同温度下，不同的溶剂具有不同的蒸气压。,2.蒸发是一个吸热的过程，同一种溶剂的饱和蒸气压随温度的升高而升高。,问题：固体是否也有蒸气压？,5,2.1 溶 液 的 蒸 汽 压 下 降,1.蒸汽压与液体的本性有关，在一定温度下 纯净物质具有一定的蒸汽压，不同的物质有不同 的蒸汽压。,2.蒸汽压与温度有关。温度升高，蒸汽压增大。,3.固体也具有一定的蒸汽压 ，温度升高，固体的蒸汽压增大。,4.无论是固体还是液体，蒸汽压大的称为易挥发性物质，蒸汽压小的称为难挥发性物质。,说明：,6,蒸气压下降vapor pressure lowering,在纯溶剂中加入少量难挥发的溶质时，液体的蒸气压下降-拉乌尔（Raoult）定律。,p*为纯溶剂的蒸气压,p为稀溶液的蒸气压,p= p*p,2.1 溶 液 的 蒸 汽 压 下 降,7,2.1 溶 液 的 蒸 汽 压 下 降,实验表明在相同的温度下，水的蒸汽压大于葡萄糖溶液的蒸汽压。,8,2.1 溶 液 的 蒸 汽 压 下 降,p/ kPa,T/oC,稀溶液,蒸气压下降曲线,9,2.1 溶 液 的 蒸 汽 压 下 降,溶液的表面被一部分难挥发非电解质的分子占据着，这样在单位时间内从溶液的液面逸出的溶剂分子比纯溶剂减少。,纯溶剂 溶液,10,2.1 溶 液 的 蒸 汽 压 下 降,pxA p* (xA溶剂的摩尔分数),p(1-xB)p*,= p*xB p* （单一溶质溶液）,p*pxB p*,pxB p*,一定温度下，难挥发非电解质稀溶液的蒸气压下降与溶质的摩尔分数成正比，而与溶质的本性无关。,拉乌尔定律(Raoultlaw),11,2.1 溶 液 的 蒸 汽 压 下 降,稀溶液（溶剂质量MA1000g）中 nA nB,在一定温度下，难挥发非电解质稀溶液的蒸气压下降与溶质的质量摩尔浓度成正比，而与溶质的种类和性质无关.,bB: molkg-1,*,*,12,2.1 溶 液 的 蒸 汽 压 下 降,例 已知293K时水的饱和蒸汽压为2.338kPa，将6.840g蔗糖(C12H22O11)溶于100.0g水中，计算蔗糖溶液的质量摩尔浓度和蒸汽压 。,解：蔗糖的摩尔质量为342.0g.mol-1，所以溶液的质 量摩尔浓度为：,蔗糖溶液的蒸汽压为 p = p0 xA = 2.338kPa0.9964 = 2.330(kPa),水的物质的量分数为,13,2.2 溶液的沸点升高和凝固点降低,液体的沸点,液体的沸点(boiling point, Tb)是液体的蒸汽压等于外界压强时的温度。,液体的正常沸点 是指外压为101.3kPa时的沸点。,14,2.2 溶液的沸点升高和凝固点降低,Tb = Tb Tb*,p/ kPa,T/ oC,稀溶液,纯溶剂,P* 101.3kPa,Tb*,Tb,拉乌尔定律,15,2.2 溶液的沸点升高和凝固点降低,Tbp,TbKbB,TbKbbB,Kb称为溶剂的质量摩尔上升常数，单位是Kkgmol-1，它只与溶剂的本性有关。,一定温度下，难挥发非电解质稀溶液沸点的上升与溶质的质量摩尔浓度成正比，而与溶质的种类和性质无关。,沸点上升规律,16,2.2 溶液的沸点升高和凝固点降低,常见溶剂的Tb*和Kb值,17,2.2 溶液的沸点升高和凝固点降低,测定物质的相对分子质量分子量,TbKbbB,A,b,B,b,B,1000,m,T,m,K,M,D,=,18,2.2 溶液的沸点升高和凝固点降低,二硫化碳(CS2)的沸点是46.13C,将S溶入其中形成0.1mol/kg溶液时，沸点上升0.234C,求沸点上升常数Kb；若将2.830g硫溶解在63.00g CS2中时，沸点上升0.41C,求硫的相对分子质量。,解： Tb0.234K bB 0.1mol/kg,根据：Tb Kb bB,=256g/mol,例,19,2.2 溶液的沸点升高和凝固点降低,液态纯物质的凝固点(freezing point, Tf)是指在一定的外压下(101.3kPa)，该物质的液相和固相的蒸气压相等时，即固液两相平衡共存时的温度。,凝固点 freezing point,20,2.2 溶液的沸点升高和凝固点降低,p/ kPa,Tf*,T/ oC,p*0.6105kPa,21,2.2 溶液的沸点升高和凝固点降低,P*,p1,p /kPa,Tf*,Tf,T /oC,纯溶剂,稀溶液,固相蒸气压,Tf Tf*Tf,22,2.2 溶液的沸点升高和凝固点降低,Tf bB,Tf pbB,Tf KfbB,Kf为溶剂的质量摩尔凝固点下降常数，单位是Kkgmol-1,只与溶剂的本性有关。,一定温度下，难挥发、非电解质、稀溶液的凝固点的下降与溶液的质量摩尔浓度成正比，而与溶质的种类和性质无关。,凝固点下降规律,23,2.2 溶液的沸点升高和凝固点降低,常见溶剂的Tb0 Kb和Tf0Kf值,24,2.2 溶液的沸点升高和凝固点降低,3.高温溶剂易挥发,改变溶液的组成量标度,测定值的重现性差。,1.溶剂的Kf值一般大于Kb值，测定温差时相对误差较小。,2.生物样品(如蛋白质)高温易被破坏。,凝固点下降法与沸点上升法比较,应用：制作制冷剂、防冻剂 (食盐加冰 22 oC， CaCl22H2O加冰55 oC),25,2.2 溶液的沸点升高和凝固点降低,解：Tf=20.0K,则根据题意：1000g水中应加入10.75mol甘油，其质量为：10.7592=989g,甘油的M(C3H8O3)=92g/mol,为防止汽车水箱在寒冬季节冻裂，需使水的冰点下降到253K，则在每1000g水中应加入甘油约多少克？,例,26,2.2 溶液的沸点升高和凝固点降低,为测定某多糖的相对分子质量，将其配成质量浓度为5.9%的水溶液，测得其冰点下降值为0.23K，已知水的冰点下降常数Kf = 1.86，求该多糖的相对分子质量。,思考题,27,2.2 溶液的沸点升高和凝固点降低,电解质稀溶液的依数性行为,对于电解质溶液，与非电解质稀溶液一样具有蒸汽压下降、沸点升高、凝固点降低等性质。,但是由于电解质在溶液中发生解离，所以电解质溶液的依数性必须引入校正因子i。 i值又称为Vant Hoff系数。,溶液越稀， i 值越大。在极稀溶液中，不同类型电解质的i 值趋近于2，3，4等数值。,28,2.2 溶液的沸点升高和凝固点降低,如AB型电解质（如KCl、KNO3、CaSO4等其i 值趋近于2。,AB2或A2B型电解质（如MgCl2、CaCl2、NaSO4等），其i 值趋近于3。,所以，对于电解质溶液：,Tb=i KbbB,Tf=i KfbB,29,2.3 溶 液 的 渗 透 压 力,扩散现象,扩散(diffuse)是一种双向运动，是溶质分子和溶剂分子相互运动的结果。只要两种不同浓度的溶液相互接触，都会发生扩散现象。,30,2.3 溶 液 的 渗 透 压 力,天然：动植物细胞膜、动物膀胱膜、 肠衣、各种蛋膜、植物根膜。,人造：医用透析膜、火棉胶、亚铁氰 化铜半透膜等。,半透膜semipermeable memberane,只允许体积较小的水分子通过，体积较大的溶质粒子不能通过的薄膜。,渗透现象osmosis和渗透压,31,2.3 溶 液 的 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。,渗透现象osmosis,32,2.3 溶 液 的 渗 透 压 力,膜内,膜外,c(H2O)膜外 c(H2O)膜内,33,2.3 溶 液 的 渗 透 压 力,产生渗透现象的条件:,通常把不能透过半透膜的各种粒子统称为具有渗透活性的物质。,如：Na+、Ca2+、CO32、葡萄糖分子、尿素分子、蛋白质分子等。,(1)有半透膜的存在,(2)膜两测不能透过半透膜的微粒浓度（渗透活性的物质）不相等,34,2.3 溶 液 的 渗 透 压 力,能否设计这样的永动机？,35,2.3 溶 液 的 渗 透 压 力,能否设计这样的永动机？,永动机： 1、你如果站在那什么也不做， 就可以做功，你就是第一类。 2、如果你是火车，火车只加 了一次燃料，以后它将所有 散失的能量100%地再次利用， 你就是第二类永动机。,36,2.3 溶 液 的 渗 透 压 力,能否设计这样的永动机？,河南南街村被曝资不抵债 红色亿元村神话可能终结,“班长”王宏斌,南街村“永动机神话”的缔造者,/c/2008-02-26/033015023662.shtml,37,2.3 溶 液 的 渗 透 压 力,渗透达到平衡时，升高的那段液柱所产生的静水压的压强在数值上等于该溶液的渗透压。,渗透压osmotic pressure,符号： 单位：Pa或kPa,38,2.3 溶 液 的 渗 透 压 力,cB：溶液中具有渗透活性的溶质粒子的浓度。,2.对于非电解质稀溶液，cB代表溶质的浓度。,3.对于强电解质稀溶液，cB等于溶质的浓度乘以相应的系数i(如在极稀溶液中，NaCl的i 2，CaCl2的i 3)。,cBRT,VnBRT,注意事项：,1.只适用于稀溶液。,vantHoff方程式,渗透压与溶液浓度、温度的关系,39,2.3 溶 液 的 渗 透 压 力,反向渗透：在溶液一侧若是施加的外压大于渗透压力，则溶液中会有更多的溶剂分子通过半透膜进入溶剂一侧，这种使渗透作用逆向进行的过程称为反向渗透。,P,反向渗透,依此可实现溶液的浓缩、海水的淡化和污水处理。,40,2.3 溶 液 的 渗 透 压 力,计算37时，(NaCl)=5.85 g/L 的NaCl水溶液的渗透压。,解：c(NaCl)=(NaCl)/M(NaCl) =5.85/58.5=0.1mol/L,=cBRT,= 20.18.314(37+273),= 515.2(kPa),例,41,2.3 溶 液 的 渗 透 压 力,由vant Hoff 方程式可得：,测定相对分子质量,与凝固点下降法相比灵敏度高，但准确度差，且装置复杂、操作麻烦。,42,2.3 溶 液 的 渗 透 压 力,将血红素1.000g溶于适量水中，配成100.0ml溶液。293K时测得该溶液的渗透压为0.3666kPa,求血红素的相对分子质量。,所以血红素的相对分子质量为6.66104,解：,例,43,2.3 溶 液 的 渗 透 压 力,渗透作用与生理现象,渗透活性物质：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。,根据Vant Hoff定律，在一定温度下，对于任一稀溶液，与c成正比。,1.渗透浓度(osmolarity）：,因此可以用渗透活性物质的量浓度来衡量溶液的渗透压大小。,44,2.3 溶 液 的 渗 透 压 力,渗透浓度(osmolarity）：,所谓渗透浓度就是渗透活性物质的物质的量除以溶液的体积。,符号：cos 单位：mol L-1或mmol L-1,45,2.3 溶 液 的 渗 透 压 力,数值上等于溶质的物质的量浓度以mmolL-1为单位。,eg：1mmol/L的葡萄糖（C6H12O6 ）溶液(GS),eg： GS=50g/L的葡萄糖溶液:,cos=280 mOsmL-1,cos=1mOsm/L,对非电解质溶液：,46,2.3 溶 液 的 渗 透 压 力,数值上等于溶质的物质的量浓度以mmolL-1为单位的i 倍。,eg： NaCl=9g/L的NaCl溶液：,eg：1mmol/L的NaCl溶液：,cos=1542=308mOsmL-1,cos=2mOsm/L,对于电解质溶液：,47,2.3 溶 液 的 渗 透 压 力,cos : 280320 mOsmL-1 等渗溶液,cos ： 320 mOsmL-1 高渗溶液,cos ： 280 mOsmL-1 低渗溶液,临床常见的等渗溶液： 9g/L NaCl；50g/L 葡萄糖； 12.5g/L NaHCO3；18.7g/L 乳酸钠,等渗、高渗和低渗,人体血浆的平均渗透压约为770kPa即平均渗透浓度约为300mOsmL-1。,48,49,2.3 溶 液 的 渗 透 压 力,等渗溶液,低渗溶液,高渗溶液,50,2.3 溶 液 的 渗 透 压 力,51,2.3 溶 液 的 渗 透 压 力,根据治疗需要可少量使用高渗溶液:,临床上常用高渗的山梨醇或高渗的右旋糖苷作脱水剂，治疗颅内水肿，降低颅内压。,对于心、肾功能差的老年、幼儿患者输入大量的等渗溶液易造成电解质潴留而出现水肿等并发症，故儿科临床上根据病人的情况反而以低渗输液更为常见。,对患脑血管障碍伴脑水肿病人治疗时常给予高渗输液。,GS=500g/L的葡萄糖溶液给急救病人或血糖偏