基础化学理论第章稀溶液的依数性.ppt

第二章稀溶液的依数性,ColligativePropertiesofDilutedSolution,溶液(Solution):,定义：物质（溶质）以分子或离子的状态分散在另一种物质（溶剂）中，形成的均匀而稳定的体系。,KMnO4溶液,CuSO4溶液,溶液的性质,由溶质的本性决定。如颜色、相对密度、导电性、粘度等；溶质微粒数与溶剂微粒数的比值,溶液的组成标度,组成标度描述溶质与溶剂的相对含量，决定溶液的物理性质和化学性质。,溶液的组成标度,百分比浓度：w/w,v/v比例浓度：1:xppm和ppb(partpermillion/billion)物质的量浓度质量摩尔浓度摩尔分数,摩尔质量,质量摩尔分数,物质的量,物质的量浓度,摩尔分数,五个概念,符号：nB，单位：mol,符号：cB，单位：molL-1,符号：xB，无单位,溶液的组成标度,符号：MB，单位：kgmol-1,符号：bB，单位：molkg-1,一、物质的量(amountofsubstance),摩尔(mole)：一系统物质的量，该系统中所包含的基本单元数与0.012kg碳12的原子数目相等。阿伏加德罗常数：(6.02213670.0000036)1023mol-11986年修订,基本单元的选取是任意的，可以实际存在，也可以想象存在。如：H、H2、H2O、H3O+、SO42-、(2H2+O2)、(1/2)H2SO4等,两个含义:1)摩尔不是质量的单位；2)基本单元要指明，可以是原子、分子、离子以及其他粒子或这些粒子的特定组合体。,物质B的物质的量可根据质量和摩尔质量求算：nB=mB/MB,MB摩尔质量：MB=mB/nB单位：kgmol-1原子的摩尔质量的数值等于其相对原子质量Ar分子的摩尔质量的数值等于其相对分子质量Mr,二、摩尔质量（molarmass）,三、物质的量浓度（简称：浓度）(amount-of-substanceconcentration),定义：溶质的物质的量除以溶液的体积。,符号：c(B)或cB单位：molm-3。常用moldm-3，molL-1、mmolL-1及molL-1。,四、质量摩尔浓度(molality),定义：溶质B的物质的量除以溶剂的质量，单位为molkg-1,符号：bB或b(B)单位：molkg-1,为避免与质量符号m混淆，质量摩尔浓度使用符号bB。,五、摩尔分数(molefraction),定义：物质B的物质的量与混合物的物质的量的比值。,符号：xB或x(B)单位：1（one）,设溶液由溶质B和溶剂A组成，则：溶质B的摩尔分数为xB=nB/(nA+nB)溶剂A的摩尔分数为xA=nA/(nA+nB)xA+xB=1。摩尔分数和质量摩尔浓度与温度无关广泛用于物理化学。,稀溶液的依数性colligativepropertiesofdilutesolution,蒸气压下降，沸点升高，凝固点降低，渗透现象。这些性质只与溶质与溶剂微粒数的比值有关，而与溶质的本性无关，这一性质称为稀溶液的依数性。只适用于难挥发的非电解质稀溶液（0.1molkg-1以下）。对浓度较大的溶液，由于溶质的溶剂化及溶质微粒间存在着不可忽视的作用力而不适用。,溶液的蒸气压下降vaporpressurelowering,蒸气压：在一定温度下，液体蒸发与凝结速率相等，气相和液相达到平衡,气相所具有的压力称为该温度下的饱和蒸气压，简称蒸气压。符号：p，单位：Pa或kPa。,范德华引力,取向力诱导力色散力,1、蒸气压与温度有关：温度越高，蒸气压越大。2、蒸气压与物质本性有关：蒸气压越大，越易挥发，沸点越低。,相：物理化学性质均一的体系。相图：描述相的状态、温度和成分关系的图形。,实验测定25时，水的饱和蒸气压:,结论：1.溶液的蒸气压比纯溶剂低2.溶液浓度越大，蒸气压下降越多。,溶剂分子,pp0,气相液相,蒸气压下降,加入难溶非电解质，溶液蒸气压下降。,U形管右边液面上升，左边液面下降。加入葡萄糖，蒸气压下降葡萄糖浓度越大，液面上升越多。加入葡萄糖越多，蒸气压下降越多,打开开关？,浓度越大？,Raoult定律对于难挥发性的非电解质稀溶液，溶质浓度愈大，溶剂的摩尔分数愈小，蒸气压下降愈多。p=poxA,po纯溶剂的蒸气压，p稀溶液溶剂的蒸气压，xA溶液中溶剂的摩尔分数。,溶液蒸气压的下降值p：,p=po-pxB溶质的摩尔分数稀溶液中，nAnB，因而nA+nBnA,=KbB,=po-poxA,=po(1-xA),=poxB,所以xBbBMA得p=poxBpoMAbB,溶液蒸气压的下降值p：,结论：温度一定时，难挥发性非电解质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。,p=KbB,由溶剂的po蒸气压和MA决定;定温下为常数,沸点升高,1.沸点：液体的蒸气压等于外压时的温度。符号b.p.或bp(boilingpoint)正常沸点：指外压为101.3kPa时的沸点。,不同物质，沸点不同-蒸馏（distillation）同一物质，不同外压时，沸点不同-减压蒸馏、加压消毒、高压锅,稀溶液的沸点升高,溶液的沸点升高boilingpointelevation,溶剂中加入难挥发性溶质后，溶液的蒸气压下降,要使溶液蒸气压等于外压，必须提高温度。沸点升高值Tb：Tb=Tb-Tbo=KbbBKb溶剂沸点升高常数，只与溶剂的本性有关，不同溶剂，Kb不同。结论：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。,溶液的凝固点降低freezingpointdepressing,凝固点与熔点:固相与液相平衡共存时的温度,该温度下固相与液相蒸气压相等纯水的凝固点冰点,稀溶液的沸点升高,对于溶液：固态蒸汽压不变，液态蒸汽压降低,凝固点降低的原因：溶液的蒸气压下降凝固点下降值：Tf=TfoTf=KfbBKf溶剂的凝固点降低常数只与溶剂本性有关。,凝固点降低测分子量,应用：1.测定溶质的相对分子质量Tf=KfbB=Kf（mB/MB）/mAMB=KfmB/mATf,取0.749g谷氨酸溶于50.0g水，测得凝固点为-0.188，试求谷氨酸的摩尔质量。,解：Tf=KfbB=Kf（mB/MB）/mA,MB=KfmB/mATf,2.抗凝剂：汽车冷却水中加入甘油或者乙二醇3.纯度检验存在杂质时，凝固点下降，Tf，杂质，纯度4.测定细胞汁液和土壤溶液的物质的组成量度5.植物利用依数性进行自身调节对抗外界环境（如冬天，细胞中可溶物大量溶解，Tf下降；夏天，蒸气压下降，减少水分散失。）,融雪剂（2019年哈尔滨）,2019年1月17日楚天都市报,2019年1月27日的京珠高速公路军山长江大桥桥面,判断对错将相同质量的葡萄糖和尿素分别溶解在100g水中，则形成的两份溶液在温度相同时的p、Tb、Tf均相同。（）,有下列水溶液：0.100molkg-1的C6H12O60.100molkg-1的NaCl0.100molkg-1Na2SO4。在相同温度下，蒸气压由大到小的顺序是()A.B.C.D.E.,B,渗透现象(osmosis),只能透过水分子,c左c右,渗透现象溶剂分子通过半透膜进入到溶液中的过程。,产生渗透现象的条件,存在半透膜半透膜：一种只允许某种分子或粒子扩散进出，对于不同的质点具有选择性的薄膜。如细胞膜、膀胱膜、羊皮纸等。半透膜两侧单位体积内溶剂分子数不等。,渗透的方向,溶剂分子由稀溶液向浓溶液渗透溶剂分子由纯溶剂向溶液渗透,渗透压(osmoticpressure),渗透压力：为了使渗透现象不发生而必须在溶液面上施加的超额的压力。即：为维持半透膜两侧溶液间的渗透平衡而需要的超额压力。,符号：，单位：kPa或Pa,此压力并不代表任一溶液的渗透压，它仅仅是溶液渗透压的差值。,VantHoff公式,=cBRTcB为物质的量浓度，T为绝对温度。R为气体常数，R=8.314JK-1mol-1表明稀溶液渗透压力的大小仅与单位体积溶液中溶质质点数的多少有关，而与溶质的本性无关。对稀溶液，cBbB(水1.0103gL-1)因此bBRT,单位:cBRT（标准）molm-38.314KPa（常用）molL-18.314KkPa（过去）molL-10.082Katm,=cBRT,应用：求算渗透压；测定高分子物质的相对分子量。,欲较精确地测定某蛋白质和某小分子物质的相对分子质量，分别采用下列哪种方法最适合？为什么？A.凝固点降低B.沸点升高C.渗透压力D.蒸气压下降E.以上方法都不合适,测定小分子物质相对分子量，宜用凝固点降低法测定大分子物质相对分子量，宜用渗透压力,根据稀溶液依数性原理测定物质相对分子量时：,渗透压的测定,蔗糖,纯水,怎样测定人体血液的渗透压呢？,直接测定溶液的渗透压比较困难，而测定溶液的凝固点降低较方便，因此可通过测溶液凝固点降低值来推算溶液渗透压。,渗透浓度(osmolarity),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。它们的总浓度称为渗透浓度。,渗透压与渗透浓度成正比，医学上常用渗透浓度来比较溶液渗透压力的大小，符号为cos，单位为molL-1或mmolL-1。,=cosRT,通过测定凝固点降低值可以计算出37人体血浆的渗透浓度：,Tf=KfbB,渗透压在医学上的意义,实验求得血浆凝固点为0.553，推出血浆渗透浓度为297mmolL-1。根据血浆中各物质浓度计算得出血浆的渗透浓度为303.7mmolL-1。临床上规定：280320mmolL-1等渗溶液(isotonicsolution)cos320mmolL-1高渗溶液(hypertonicsolution)cos280mmolL-1低渗溶液(hypotonicsolution),正常血浆中各种能产生渗透作用的物质的平均浓度,合计303.7,-,-,红细胞,等渗溶液0.15molNaCl溶液正常,低渗溶液0.15molL-1NaCl溶液溶血,高渗溶液0.15molL-1NaCl溶液皱缩,等渗？低渗？高渗溶液？cos=2cNaCl=20.15molL-1=0.3molL-1=300mmolL-1,临床上用来治疗碱中毒的针剂NH4Cl(Mr=53.48)，其规格为20.00mL一支，每支含0.1600gNH4Cl。在此溶液中红细胞的行为如何？,由于此溶液为等渗溶液，红细胞行为正常。,为病人大剂量补液时，应采用等渗溶液,常用的溶液：0.15molL-1NaCl溶液0.28molL-1葡萄糖溶液失血过多时：电解质溶液血浆或右旋糖酐,9gL-1,50gL-1,渗透压在临床补液中的应用：,会使红细胞发生溶血现象的溶液是()A.9gL-1NaCl溶液B.50gL-1葡萄糖溶液C.100gL-1葡萄糖溶液D.90gL-1NaCl溶液E.生理盐水和等体积的水的混合液,E,0.15molL-1NaCl溶液:(NaCl)0.15molL-158.5gmol-18.78gL-10.28molL-1葡萄糖溶液:(葡萄糖)cM0.28molL-1180gmol-150.4gL-1,晶体渗透压力和胶体渗透压力,晶体渗透压力(crystalloidosmoticpressure)电解质、小分子物质产生的渗透压力（NaCl、KCl、葡萄糖、尿素、氨基酸等）约占人体血浆的渗透压力的99.5（约705.6kP），是决定细胞间液和细胞内液水分转移的主要因素。,胶体渗透压力(colloidalosmoticpressure)大分子物质产生的渗透压力(蛋白质、糖类、脂质等）约占人体血浆的渗透压力的0.5（约0.3kP），主要是调节血容量及维持血浆和组织间液之间的水平衡。,大量失血时要补液血浆或右旋糖酐以补充胶体渗透压力。,水肿：组织间隙或体腔内过量的体液潴留,血浆蛋白减少，胶体渗透压力减小，水分子、小分子等通过毛细血管壁由血浆流向组织间液，造成组织间液增多，而血容量减小。,电解质稀溶液的依数性行为,p=iKbBTb=iKbbBTf=iKfbB=icBRTibBRTAB型电解质，i趋近于2。(如：KCl)AB2或A2B型电解质,i趋近于3。(如：MgCl2),将2.00g蔗糖(C12H22O11)溶于水，配成50.0ml溶液，求溶液在37时的渗透压力。,=cBRT=0.117molL-18.314JK-1mol-1310K=302kPa该蔗糖溶液的渗透压力相当于30.8m的水柱高的压力。1标准大气压=101.3kPa=76cmHg=10.336mH2O,解：C12H22O11的摩尔质量为342gmol-1，则,今有两种溶液，一为1.50g尿素(Mr=60.05)溶于200g水中，另一为42.8g某非电解质溶于1000g水中，这两种溶液在同一温度下结冰，试求该非电解质的相对分子质量。解：,甲溶液由1.68g蔗糖(Mr=342)和20.00g水组成，乙溶液由2.45g（Mr=690）的某非电解质和20.00g水组成。在相同温度下，哪份溶液的蒸气压高？将两份溶液放入同一个恒温密闭的钟罩里，时间足够长，两份溶液浓度会不会发生变化，为什么？当达到系统蒸气压平衡时，转移的水的质量是