溶液和胶体溶液.ppt

第一章 溶液和胶体溶液,溶液组成标度的表示方法 稀溶液的依数性 渗透压在医学上的意义 胶体溶液,溶液：物质以分子、离子、原子等状态分散在另一种物质中所形成的均匀而稳定的体系。,固体溶液：合金 气体溶液：空气 液体溶液：盐水、葡萄糖溶液,第一节 溶液组成标度的表示方法,一、物质的量 nB 和物质的量浓度 cB 二、质量摩尔浓度 bB 和摩尔分数 xB 三、其它表示方法 B , B , %,（一）物质的量n 表示物质数量多少的物理量; 单位：摩尔mol、毫摩尔mmol、千摩尔kmol; 摩尔是一系统物质的量，该系统中所包含的基本单元数与0.012 kg 12C的原子数目相等；(Avogadro 常数6.021023) 基本单位一定要注明。,物质的量与物质的质量 摩尔质量M：1摩尔物质的质量。 单位：g/mol 。 数值上等于其原子量、分子量或离子式量。 物质的量,（二）物质的量浓度cB,溶质B物质的量,溶液体积,单位：摩尔每升molL-1 毫摩尔每升mmolL-1 微摩尔每升molL-1,100ml正常人血液中葡萄糖含量为70100mg%,二、质量摩尔浓度和摩尔分数 （一）质量摩尔浓度bB （二）摩尔分数,单位：molkg-1,例题:已知浓盐酸的密度为1.19gml-1,其中HCl含量约为37%.求每升浓盐酸中所含有的n(HCl)以及c(HCl).若要配制c(HCl)=0.2molL-1的 HCl溶液1000 ml,应量取浓盐酸多少毫升?,解:,已知:,休息,m(HCl) = (密度)V (含量) =1.19gml-11000ml37% =440g n(HCl)= m(HCl)/M(HCl)= 440/36.5 =12mol c(HCl)=n(HCl)/V(HCl)=12/1 =12molL-1,对于溶液稀释的计算,依据稀释前后溶液所含溶质的物质的量不变.,若稀释前后溶液浓度分别为c1、 c2 ,体积分别为V1、 V2 ,所含溶质的物质的量分别为n1、n2 ,可得:,休息,c1 V1 = c2 V2,12V1 =0.21000 由此解得: V1 17ml.,例题:要配制c(NaOH)=0.2molL-1的NaOH溶液1000 ml,需称取NaOH多少克?,解:,mB=nBMB nB = c BV m (NaOH)= c(NaOH) V(NaOH) M(NaOH) =0.2100010-340 8g.,休息,三、其他表示方法 质量分数 体积分数,（g/g）,(ml/ml),注意: 使用质量分数、体积分数时，分子、分母的单位要一致。 物质的质量分数无量纲,一般采用数学符号%表述其结果。,单位体积溶液中所含物质B的质量.,质量浓度一般用B表示.,质量浓度:,注意:质量浓度有量纲. 若物质B的质量以g为单位,溶液的体积以 L为单位,则B的单位为gL-1 在物质组成测定中,这两种表示方法常用于表示组分含量.,休息,例题：,密度为1.65g/ml，质量分数为0.73的硫酸， 求：m(H2SO4), c(H2SO4), c( H2SO4) ,x (H2SO4),质量浓度,在装有20万单位青霉素结晶盐的安瓿中注入2.0毫升注射用水，混匀后吸出0.1毫升置于一瓶中，再向此瓶中注入注射用水，稀释到2.0毫升，混匀后又吸出0.1毫升，同法再稀释到5.0毫升，试计算最后溶液的浓度。,100mL CuSO4溶液中 m( CuSO4 )=100 0.1=10g m(H2O)=100 1.1-10=100g,称取CuSO4 5H2O 10g，加入密度为1.1g mL-1 质量浓度为100 g L-1 的CuSO4溶液100mL中去，求所得溶液的b(CuSO4).已知M(CuSO4 5H2O )=250g mol-1 , M(CuSO4 )=160g mol-1,解：10g CuSO4 5H2O中 m( CuSO4 )=10 160/250=6.4g m(H2O)=10 90/250=3.6g,第二节 稀溶液的依数性,一、溶液的蒸气压下降 二、溶液的沸点升高与凝固点降低 三、溶液的渗透压力 四、稀溶液的依数性,1.2.1溶液的蒸气压下降,(一)蒸气压,1.2.1溶液的蒸气压下降,(一)蒸气压,动能较高的水分子自水面逸出，扩散到水面上部的空间，形成气相蒸发(evaporation) 气相的水分子接触到水面并被吸引到液相中 凝结(condensation) 蒸发速率与凝结速率相等，气相和液相达到平衡： 将与液相处于平衡时的蒸气所具有的压力称为该温度下的饱和蒸气压，简称蒸气压(vapor pressure)，用符号p表示，单位是Pa(帕)或kPa(千帕)。,1.2.1溶液的蒸气压下降,(二)溶液的蒸气压下降,溶液的蒸气压低于溶剂的蒸气压溶液的蒸气压下降（vapor pressure lowering）,原因：溶液表面溶剂接触空气的面积减小，溶剂分子不易逸出，v蒸减小，v凝v蒸，平衡向凝结的方向移动，达到新的平衡时，p下降，故蒸气压降低。p=po-p与浓度有关。,纯溶剂,溶液,Raoult定律： 一定温度下，稀溶液的蒸气压等于纯溶剂的蒸气压乘以溶剂的摩尔分数。 p = po xA xA= 1- xB p = po- p = po xB 一定温度下，溶液的蒸气压下降p 与溶质的摩尔分数成正比。 稀溶液，nA nB ，因而nA + nB nA，则 得 p = po xB po MA bB = Kb B 稀溶液的蒸气压下降与溶质的质量摩尔浓度bB成正比，而与溶质的本性无关。,Raoult定律的使用：,1.2.1溶液的蒸气压下降,适用于难挥发性非电解质 电解质： p= iKbB 对于NaCl i=2 对于CaCl2 i=3 适用于稀溶液 K只与溶剂有关，与溶质无关,1.2.2溶液的沸点升高与凝固点降低,(一)溶液的沸点升高,沸点(boiling point)：液体的蒸气压等于外压时的温度。 正常沸点(normal boiling point)：外压为100kPa时的沸点。 溶液的沸点升高(boiling point elevation)：溶液的沸点高于纯溶剂的沸点。 原因：溶液的蒸气压低于纯溶剂的蒸气压。,Kb：溶剂的质量摩尔沸点升高常数，只与溶剂的本性有关。 难挥发性的非电解质稀溶液的沸点升高只与溶质的质量摩尔浓度有关，而与溶质的本性无关。,1.2.2溶液的沸点升高与凝固点降低,(二)溶液的凝固点降低,凝固点(freezing point)：物质的固相纯溶剂的蒸气压与它的液相蒸气压相等时的温度 。 溶液的凝固点降低(freezing point depression)：难挥发性非电解质溶液的凝固点总是比纯溶剂凝固点低。 原因：溶液的蒸气压低于纯溶剂的蒸气压。,Kf：溶剂的质量摩尔凝固点降低常数，只与溶剂的本性有关。 难挥发性的非电解质稀溶液的凝固点降低只与溶质的质量摩尔浓度有关，而与溶质的本性无关。,利用溶液的沸点升高和凝固点降低都可以测定溶质的相对分子质量，但通常都用凝固点降低法。 原因： Kf Kb Tb Tf,1.2.2溶液的沸点升高与凝固点降低,实验测定溶液的凝固点降低值即可计算溶质的摩尔质量,例题： 将0.638 g尿素溶于250 g水中，测得此溶液的凝固点降低值为0.079 K，试求尿素的相对分子质量。 解： 水的Kf = 1.86 Kkgmol-1,所以，尿素的相对分子质量为60。,1.2.3溶液的渗透压力,（一）渗透现象和渗透压力 扩散（diffusion）:物质从高浓度区域向低浓度区域的自动迁移过程 半透膜(semi-permeable membrane)：只允许溶剂(如水)分子透过而溶质(如蔗糖)分子不能透过的多孔性薄膜 渗透（osmosis）:溶剂分子透过半透膜从纯溶剂向溶液或稀溶液向浓溶液的净迁移,产生渗透现象的两个必要条件：,1.半透膜的存在,2.膜两侧单位体积内溶剂分子数不相等 （即渗透浓度ic不同）,渗透方向：溶剂溶液 稀溶液浓溶液,为维持半透膜所隔开的溶液与溶剂之间的渗透平衡而需要的超额压力,渗透压力,符号：,单位：Pa或kPa,P= ,P= 渗透平衡,P 正向渗透,P 反向渗透 制净水、污水治理,1.2.3溶液的渗透压力,（二）溶液的渗透压力与浓度及温度的关系 V = nRT = cBRT,cB：molL-1,R：8.314kPa mol -1 L K-1,：kPa,注意：,1.适用于稀溶液 c=b,2.对于电解质 = icBRT,渗透压力法测溶质的相对分子量,P14 1-8,凝固点降低法测小分子的分子量,渗透压力法测大分子的分子量,1.2.4稀溶液的依数性,稀溶液的依数性难挥发性非电解质稀溶液的蒸气压下降、 沸点升高、凝固点降低和渗透压力都与溶质的bB成正比，即与溶质的微粒数成正比，与溶质的本性无关。,非电解质,p= KbB Tb=KbbB Tf=KfbB = RTcB,稀水溶液：bBcB,强(非、弱）电解质,p= iKbB Tb=iKbbB Tf=iKfbB = iRTcB,例题：在1L水中需加入多少克NaCl才能防止水在-2时结冰，加入NaCl后该溶液在25 时的渗透压力为多少？,解：,1.3.1渗透浓度 osmolarity,渗透活性物质的物质的量除以溶液的体积。,符号：cos,单位：molL-1或mmolL-1,计算： cos=icB,例1-10,表1-6,1.3 渗透压力在医学上的意义,1.3.2 等渗、低渗和高渗溶液 isotonic ,hypotonic solution and hypertonic,血浆的渗透浓度：303.7mmolL-1,组织间液的渗透浓度：302.2mmolL-1,细胞内液的渗透浓度：302.2mmolL-1,临床上规定：,渗透浓度：280 320 mmolL-1 等渗溶液,渗透浓度： 280 mmolL-1 低渗溶液,渗透浓度： 320 mmolL-1 高渗溶液,9gL-1NaCl cos=29103/58.5=306 mmolL-1,50gL-1葡萄糖 cos=50103/180=278 mmolL-1,12.5gL-1NaHCO3 cos=212.5103/84=298mmolL-1,红细胞在不同浓度的NaCl溶液中的形态,(c)在3gL-1NaCl溶液中 胀大破裂溶血,(a)在9gL-1NaCl溶液中 形态基本不变,(b)在15gL-1NaCl溶液中 皱缩直至栓塞,临床应用：,静脉注射：等渗溶液，药水应溶入生理盐水或50gL-1葡萄糖内,肌肉注射：快扎慢推,例题：临床上用CaCl22H2O(M=147.0)针剂，其质量浓度为100gL-1，该针剂的近似凝固点及在37时的渗透压力，该针剂是等渗、低渗还是高渗溶液。细胞在该溶液中会出现什么情况？ M(CaCl2)=111.0,1.3.3 晶体渗透压力和胶体渗透压力,晶体渗透压力：小分子物质（晶体物质）产 生的渗透压力 =7.5 gL-1 =770kPa 半透膜：细胞壁,胶体渗透压力：大分子物质（胶体物质）产 生的渗透压力 =70 gL-1 =2.9 4.0kPa 半透膜：毛细血管壁,晶体渗透压力作用：,细胞从细胞间液吸收水分,大量失水：补充盐水,1.从组织间液中吸收水份及电解质,胶体渗透压力作用：,2.维持血管静压,失血过多：补充血浆或右旋糖酐等代血浆,1.4 胶体溶液,分散系（dispersed system）:一种或数种物质分散在另一种物质中所形成的系统。 例如：矿物分散在岩石中生成矿石，水滴分散在空气中形成云雾，聚苯乙烯分散在水中形成乳胶，溶质分散在溶剂中形成溶液等。 分散相（dispersed phase）:被分散的物质。 分散介质（dispersed medium）:容纳分散相的连续介质。,分散系的分类见表1-7,1.4.2 溶胶的性质 1.4.2.1 溶胶的光学性质,Tyndall现象（Tyndall phenomenon）：于暗室中用一束聚焦强可见光源照射溶胶，在与光束垂直的方向观察，可见一束光锥通过。,1.4.2 溶胶的性质 1.4.2.2 溶胶的动力学性质,Brown运动（Brownian movement）：将一束强光透过溶胶并在光的垂直方向用超显微镜观察，可以观测到溶胶中的胶粒在介质中不停地作不规则的运动。,原因：某一瞬间胶粒受到来自周围各方介质分子碰撞的合力未被完全抵消而引起的。胶粒质量愈小，温度愈高，运动速度愈高，Brown运动愈剧烈。,扩散（diffusion）：当溶胶中的胶粒存在浓度差时，胶粒将从浓度大的区域向浓度小的区域迁移。 沉降（sedimentation）：在重力场中，胶粒受重力的作用而要下沉。 沉降平衡（sedimentation equilibrium ）：当沉