物质的聚集状态(1)(1).ppt

3. 非电解质稀溶液的依数性,溶质在溶剂中发生电离的，称为电解质溶液。 强电解质溶液：NaCl(aq)；弱电解质溶液：HAc(aq)。 溶质在溶剂中不发生电离的，称为非电解质溶液, 如：C6H12O6(aq)：葡萄糖水溶液；CO(NH2)2(aq) 稀溶液：溶质的浓度很小。 非电解质（溶质）：不具有挥发性。,溶液的物理性质中那些和溶质的种类无关，只与单位体积溶液中溶质的粒子数（浓度）有关的性质称为溶液的依数性。溶剂必须相同！,（1）蒸气压的下降： P,（2）沸点上升： Tb,（3）凝固点降低： Tf,（4）溶液的渗透压：,依数性包括：,例：0.05mol/kg的葡萄糖水溶液和0.05mol/kg的尿素水溶液。它们的依数性是一样的。,（1）蒸气压的下降： P,将不具有挥发性的非电解质溶于某一溶剂时，溶液的蒸气压将比纯溶剂的蒸气压低。纯溶剂蒸汽压与溶液蒸汽压之差，称为溶液的蒸气压下降（ P ）。（定性解释）,稀溶液可以看作是理想溶液。溶解过程中几乎没有热效应的溶液，称为理想溶液。稀溶液中，溶质分子和溶剂分子之间即使可能有较强的作用，但因溶液稀，溶质的量很少，溶液形成时热效应也不显著。故稀溶液可以近似看作理想溶液。对于理想溶液可以采用Raoult 定律（拉乌尔，法国物理化学家）,Raoult 定律：一定温度下，溶液中各挥发性组分的蒸气压和它们在溶液中的摩尔分数成正比，比例常数就是该温度下纯组分的蒸气压Po,P：溶剂产生的蒸气压（溶液产生的蒸气压） Po：纯溶剂的蒸气压 x剂：稀溶液中溶剂的摩尔分数 P P0 (x剂 1),不具有挥发性的非电解质的稀溶液：,对于一个两组分的体系（不具有挥发性的非电解质的稀溶液）：,Raoult定律的另一种表示方法,蒸气压的下降与溶液中溶质的摩尔分数成正比。,稀溶液才有上述关系式。但是不管是稀溶液，还是浓溶液，在相同温度下，溶液的蒸气压小于纯溶剂的蒸气压（溶质不具有挥发性）,用途：测定溶质的分子量,已知M剂，可求M质。但是P较小，测量的相对误差较大，故该方法不是太好。,P/atm,T/K,溶剂,溶液,（2）沸点上升： Tb,相同的外压下，非电解质（不具有挥发性）溶液的沸点高于纯溶剂的沸点。为什么？,溶液沸点升高是溶液蒸气压下降引起的直接后果。,溶液的沸点？与外压和溶液的浓度有关!,对于非电解质（不具有挥发性）的稀溶液：,Kb：溶剂的摩尔沸点上升常数，跟溶剂的种类有关 b质：溶质的质量摩尔浓度，mol/kg Tb：K P256 / 表10-5，对于溶剂水： Kb = 0.512 Kkgmol-1,对于非电解质（不具有挥发性）的浓溶液，不遵循上述关系式，但是相同的外压下浓溶液的沸点高于纯溶剂的沸点。,用途：测定溶质的分子量,W剂：kg,但是Tb较小，测量的相对误差较大，故该方法不是太好。,例1. 在250克苯中溶解17.60克某溶质(不具有挥发性的非电解质)，相同的外压下，溶液的沸点比苯的沸点升高1.00oC，试计算溶质的分子量。已知苯的Kb = 2.53 Kkgmol-1,解：Tb = 1.00 K,M质 = 178 g/mol,常识：水的正常沸点是100oC。某一非电解质的水溶液的正常沸点为100.21oC， （Tb = 0.21 K）,（3）凝固点降低： Tf,相同的外压下，非电解质（不具有挥发性）溶液的凝固点低于纯溶剂的凝固点。为什么？,溶液凝固点下降是溶液蒸气压下降引起的直接后果。,对于非电解质（不具有挥发性）的稀溶液：,Kf：溶剂的摩尔凝固点下降常数，跟溶剂的种类有关 b质：溶质的质量摩尔浓度，mol/kg Tf：K P256 / 表10-5，对于水： Kf = 1.86 Kkgmol-1,对于非电解质（不具有挥发性）的浓溶液，不遵循上述关系式，但是相同的外压下浓溶液的凝固点低于纯溶剂的凝固点。,用途：测定溶质的分子量,W剂：kg,但是Tf较小，测量的相对误差较大，故该方法不是太好。,常识：水的正常凝固点是0oC。1atm下，某一非电解质的水溶液在0.250oC时结冰， Tf = 0.250 K,凝固点下降原理的实际应用：,冬天北方跑野外的汽车水箱特别容易结冰，所以常常 在水箱中加入一些乙二醇或丙三醇之类的化合物，使 水箱中水的凝固点降低；,有机化合物纯不纯的一个指标就是测它的凝固点。,许多薄膜具有微孔结构，液体分子通过微孔穿透薄膜的现象叫渗透。,h,（4）溶液的渗透压：,H2O,C6H12O6(aq),对于非电解质（不具有挥发性）的稀溶液：,c：溶质的体积摩尔浓度，mol/L T：热力学温度，K R：摩尔气体常数 注意单位的匹配： R：8.314 kPaLmol-1K-1，：kPa 0.08206 atmLmol-1K-1，：atm 浓溶液也有渗透压，但不符合此关系式。,用途：测定溶质的分子量,W质：g；M质：g/mol；V溶液：L,较大，测量的相对误差较小，故该方法较好，但一般用于测定生物大分子的分子量。,生命现象与渗透现象密切相关：,红血球在纯水或者糖溶液中肿胀或干瘪；,人体的肾能够渗透掉代谢产生的废物而保留有用 的蛋白；,海鱼和河鱼靠鱼鳃的不同渗透功能在不同水质中 存活；,树根靠渗透作用将水份一直输运到树叶的末端。,例2. 1atm下，某浓度的蔗糖水溶液在0.250oC时结冰，此溶液在25.0oC时的蒸气压为多少？渗透压为多少？正常沸点为多少？已知：在25.0oC时水的饱和蒸气压为3.17kPa，水的Kb = 0.512 Kkgmol-1，Kf = 1.86 Kkgmol-1，MH2O = 18 g/mol。,解：Tf = 0.250 K,溶液的蒸气压为,或,溶液的蒸气压为P = 3.17 0.0076 = 3.162 (kPa),对于稀的水溶液，c = b = 0.134 (mol/L) =CRT=0.1348.314(273.15+25.0)=332 (kPa),或=CRT=0.1340.08206(273.15+25.0)=3.28 (atm),溶液的正常沸点为Tb=273.15+100+0.0686=373.219(K),稀的水溶液，c = b （在数值上相等）,4. 电解质（不具挥发性）稀溶液的依数性,i：范特霍夫因子,假定是NaCl稀溶液，则x质、b质、c质分别指xNaCl、 bNaCl、CNaCl,i的求算,强电解质： AB型：NaCl，i接近2（极限值为2） AB2或A2B型， i接近3（极限值为3） 弱电解质： CH3COOH，i 1，但接近1 非电解质：i = 1,人体血液的渗透压为780 kPa，所以医院给病人作静脉点滴用的各种输液浓度是不同的。为什么？ 等渗液：输液的渗透压与血液的渗透压要大致相同 生理盐水：0.9%NaCl（aq） （MNaCl = 58.5 g/mol） 5%C6H12O6（aq） （MC6H12O6 = 180 g/mol）,解：取1 L 0.9%NaCl（aq）, 1 g/cm3,高渗液：输液的渗透压明显高于血液的渗透压 红血球逐渐干瘪。 低渗液：输液的渗透压明显低于血液的渗透压 红血球逐渐肿胀，直到胀裂。,取1 L 5%C6H12O6（aq）, 1 g/cm3,5. 两种挥发性液体的理想溶液,理想溶液：溶解过程中几乎没有热效应的溶液。有两类实际溶液可以近似看作理想溶液，一类是稀溶液；另一类是由两种结构和性质十分相似的挥发性液体所形成的溶液，如：甲醇和乙醇，苯和甲苯。,对于理想溶液可以采用Raoult 定律。Raoult 定律：一定温度下，溶液中各挥发性组分的蒸气压和它们在溶液中的摩尔分数成正比，比例常数就是该温度下纯组分的蒸气压Po,根据Dolton分压定律和Raoult 定律推导：,两种结构和性质十分相似的挥发性液体A和B 所形成的溶液 理想溶液,PoA、PoB分别为纯A、纯B的蒸气压；xA、xB分别为溶液中A、B的摩尔分数。,0,1,xB,P总,T一定,正偏离,负偏离,理想溶液,一定T下，两种结构和性质十分相似的挥发性液体A和B所形成的溶液，气液相达平衡时气相组成如何？,已知：T时，纯A、纯B的蒸气压分别为PoA、PoB；溶液中A、B的摩尔分数分别为xA(l)、xB(l) 。,xB(g) = 1 xA(g),例3. 已知：85oC时， Po苯 = 877 mmHg，Po甲苯 = 345 mmHg，计算： 85oC时， 苯的摩尔分数为0.780的苯甲苯体系气相中苯和甲苯的摩尔分数？,解：x苯(l) = 0.780, x甲苯(l) = 1 0.780 = 0.220 P苯(g) = Po苯x苯(l) = 8770.780 = 684.06 (mmHg) P甲苯(g) = Po甲苯x甲苯(l) = 3450.220 = 75.9 (mmHg) P总 = P苯(g) + P甲苯(g) = 684.06 + 75.9 = 759.96 (mmHg) x苯(g) = P苯(g) / P总 = 684.06/759.96 = 0.900 x甲苯(g) = 1 0.900 = 0.100,在理想双液系达气液相平衡时，气相组成和液相组成不同，蒸气相中蒸气压大的那个组分的含量比在液相中高。,将气相组份冷凝（全部转化为液体），然后再加热到85oC，计算： 此时气相中苯和甲苯的摩尔分数？,解：x苯(l) = 0.900, x甲苯(l) = 1 0.900 = 0.100 P苯(g) = Po苯x苯(l) = 8770.900 = 789.3 (mmHg) P甲苯(g) = Po甲苯x甲苯(l) = 3450.100 = 34.5 (mmHg) P总 = P苯(g) + P甲苯(g)= 789.3 + 34.5 = 823.8 (mmHg) x苯(g) = P苯(g) / P总 = 789.3/823.8 = 0.958 x甲苯(g) = 1 0.958 = 0.042,经过n次蒸发和冷凝，可以将苯和甲苯分开，这就是分馏的原理。,分馏,填料,共沸混合物，如：HClH2O溶液（HCl的W质 = 20.24%），则不能通过分馏的办法将两者分开，因为对共沸混合物来讲，气相的组成和液相的组成是完全一样的。,溶液的沸点：溶液的蒸气压和外压相等时溶液的温度。外压为1atm时溶液的沸点称为溶液的正常沸点。,如果某溶液的正常沸点为90oC，表明90oC时该溶液的蒸气压为101.3kPa；如果某溶液在120oC，2atm下沸腾，表明120oC时该