普通化学第二章1,2节稀溶液的依数性

1、普通化学第二章普通化学第二章1,21,2节稀溶液的依数性节稀溶液的依数性想一想？想一想？n为何临床输液时要将药剂溶入为何临床输液时要将药剂溶入0.9%生理盐水生理盐水或或5%葡萄糖溶液中呢？葡萄糖溶液中呢？n高原地区为何饭不容易煮熟呢？高原地区为何饭不容易煮熟呢？n为何浮在海面上的冰山，几乎不含盐为何浮在海面上的冰山，几乎不含盐? 冰棍为冰棍为何又能做成各种口味何又能做成各种口味?n冬天吃火锅为何容易烫嘴？冬天吃火锅为何容易烫嘴？溶液溶液n水的酒精溶液和酒精的水溶液有何区别水的酒精溶液和酒精的水溶液有何区别？n溶液中溶液中溶剂和溶质溶剂和溶质的区分的区分n溶液溶液-分子或离子分子或离子分散体系

2、分散体系第一节分散体系第一节分散体系一、溶液的概念：一种分散体系一、溶液的概念：一种分散体系n少量糖放在水中少量糖放在水中-糖分子均匀分散在水分子中糖分子均匀分散在水分子中 少量食盐放在水中少量食盐放在水中-Na-Na+ +、ClCl- -均匀分散在水分子中均匀分散在水分子中 n以以分子分子或或离子离子状态均匀分布在另一种物质中状态均匀分布在另一种物质中 称为称为溶液溶液（分子或离子分散体系分子或离子分散体系）4n二、分散体系的定义：二、分散体系的定义： 将一种或几种物质的微粒分散在另外一种将一种或几种物质的微粒分散在另外一种介质中所形成的体系称为介质中所形成的体系称为分散体系分散体系。被分散

3、的物质称为被分散的物质称为分散质分散质或或分散相分散相，而起分散作用容纳分散质的介质称为而起分散作用容纳分散质的介质称为分散剂分散剂或或分散介质分散介质。 5三、常见的分散体系：三、常见的分散体系：n糖水糖水n蛋清蛋清n豆浆、牛奶豆浆、牛奶n泥浆泥浆 a)a)分子或离子分散体系分子或离子分散体系-真溶液（单相均匀）真溶液（单相均匀） 0.11 nm ( 100.11 nm ( 101000 nm ( 10-6 -6 m), m), 例如例如：泥浆水泥浆水( (悬浊液悬浊液）、牛奶、豆浆（）、牛奶、豆浆（乳浊液乳浊液）等。肉眼或在显微镜下可观察到微粒，静置易沉淀，是一种不稳定的体系。等。肉眼或在

4、显微镜下可观察到微粒，静置易沉淀，是一种不稳定的体系。三、常见的分散体系：按分散质粒子大小三、常见的分散体系：按分散质粒子大小7相相分散质分散质分散剂分散剂分散系分散系同相同相溶液溶液同相同相溶液溶液异相异相泥浆泥浆悬浊液悬浊液异相异相油脂油脂乳浊液乳浊液异相异相胶体胶体8四、溶液四、溶液n1 1、分散质、分散质-溶质；分散剂溶质；分散剂-溶剂溶剂n2 2、量少、量少-溶质溶质 量多量多-溶剂溶剂n3 3、按聚集状态：气态溶液、液态溶液、固态溶液、按聚集状态：气态溶液、液态溶液、固态溶液n* *5 5、相似相溶原理、相似相溶原理溶剂与溶质的分子结构、极性相似，就能较好地相互溶解溶剂与溶质的分子

5、结构、极性相似，就能较好地相互溶解 NHNH3 3-H-H2 2O IO I2 2-CCl-CCl4 496 6、溶液浓度的表示方法、溶液浓度的表示方法 物质的量浓度物质的量浓度 c c：每升每升溶液溶液中所含溶质的摩尔数中所含溶质的摩尔数 (mol L (mol L-1-1或或 mol dmmol dm-3-3) ) 质量百分浓度质量百分浓度% % 溶质质量占溶液质量溶质质量占溶液质量* *质量摩尔浓度质量摩尔浓度 m m (mol kg(mol kg-1-1) ) 1 1千克千克溶剂溶剂中所含溶质的摩尔数中所含溶质的摩尔数 摩尔分数摩尔分数 x x ( ( 无单位无单位 ) ) 溶质、溶剂

6、均可表达溶质、溶剂均可表达 xi=0 xi=0四、溶液四、溶液10溶溶剂剂溶溶质质nnnBB 溶溶液液B BB BV Vn nc c 溶剂BBnmw11第二节：稀溶液的第二节：稀溶液的依数性依数性 (Colligative properties of dilute solutions)溶液的性质分为溶液的性质分为两类两类： 决定于溶质的决定于溶质的本性本性：溶液的颜色、比重、导电性等：溶液的颜色、比重、导电性等 决定于溶液的决定于溶液的浓度浓度（溶液的依数性）：溶液的蒸气压、沸（溶液的依数性）：溶液的蒸气压、沸点、凝固点等性质。点、凝固点等性质。 只与溶质的数量（摩尔分数）有关，而与溶质的本性

7、、种只与溶质的数量（摩尔分数）有关，而与溶质的本性、种类无关的性质，称为类无关的性质，称为“依数性依数性”。 121 1、蒸气压下降、蒸气压下降（The lowering of the vapor pressure)2 2、沸点上升、沸点上升 (The elevation of the boiling point)3 3、凝固点降低、凝固点降低 (The depression of the freezing point)4 4、渗透压、渗透压 (The phenomenon of osmotic pressure) 讨论：讨论：难挥发难挥发 非电解质非电解质稀溶液稀溶液通常所说的通常所说的“依

8、数性依数性”，包括四个方面，包括四个方面：13依数性的适用条件依数性的适用条件：难挥发难挥发 (非非)电解质电解质稀溶液稀溶液n只有溶质的浓度低（只有溶质的浓度低（ 0.1mol kg-1），），即所谓即所谓“稀溶液稀溶液”才具有简单的依数性才具有简单的依数性定量关系。定量关系。n 依数性来源于分散微粒间距离远，作用依数性来源于分散微粒间距离远，作用力小力小一、纯溶剂的蒸气压一、纯溶剂的蒸气压蒸发过程蒸发过程( (敞口容器与密闭容器）敞口容器与密闭容器）饱和蒸气压饱和蒸气压难挥发物质与易挥发物质难挥发物质与易挥发物质二、溶液的蒸气压（加入难挥发溶质）二、溶液的蒸气压（加入难挥发溶质）为什么溶液

9、的蒸气压会下降？为什么溶液的蒸气压会下降？下降多少，由什么决定？下降多少，由什么决定？依数性一、溶液的蒸气压下降依数性一、溶液的蒸气压下降15 1 1、蒸发过程、蒸发过程气化（蒸发）：气化（蒸发）：液体表面能量较大的分子，克服分子间的引力，逸液体表面能量较大的分子，克服分子间的引力，逸出液体表面进入液体上面的空间。出液体表面进入液体上面的空间。凝结：凝结：气相中的分子，可能与液体表面发生碰撞，并被周围的液体气相中的分子，可能与液体表面发生碰撞，并被周围的液体分子所吸引，重新回到液相。分子所吸引，重新回到液相。饱和蒸气压：饱和蒸气压：当：凝聚当：凝聚 = = 蒸发蒸发 达到平衡，此时蒸气压为一定

10、值。达到平衡，此时蒸气压为一定值。称为饱和蒸气压。称为饱和蒸气压。与液体本性和温度有关。与液体本性和温度有关。1617v(v(蒸发蒸发) )v(v(凝结凝结) ) 气化气化v(v(蒸发蒸发) )v( nB, 所以所以 nA+nB nB p nA nBp023或或 p =x B p0 240.1mol 0.1mol L L-1-1葡萄糖水溶液与葡萄糖水溶液与0.1mol 0.1mol L L-1-1蔗糖水溶液的蒸气蔗糖水溶液的蒸气压相同压相同是非题：是非题：0.1mol 0.1mol L L-1-1葡萄糖水溶液与葡萄糖水溶液与0.1mol 0.1mol L L-1-1NaClNaCl水溶液的蒸气

11、水溶液的蒸气压相同压相同 (+)(-)公式中需加入公式中需加入校正因子校正因子 i i (Vant Hoff (Vant Hoff 系数）系数） ABAB型电解质：型电解质：i2 i2 (KCl、KNO3、CaSO4)ABAB2 2或或A A2 2B B型电解质：型电解质：i3 i3 (MgCl2、CaCl2、Na2SO4)但稀溶液定律所表达的依数性与溶液浓度的但稀溶液定律所表达的依数性与溶液浓度的定量关系定量关系不适用于不适用于浓溶液和电解浓溶液和电解质溶液。质溶液。电解质溶液电解质溶液或者或者浓度较大的溶液浓度较大的溶液也与非电解质稀也与非电解质稀溶液一样具有溶液蒸气压下降、沸点上升、凝固

12、溶液一样具有溶液蒸气压下降、沸点上升、凝固点下降和渗透压等性质。点下降和渗透压等性质。注意点：注意点：2627依数性二、溶液的沸点升高和凝固点降低依数性二、溶液的沸点升高和凝固点降低一、溶液的沸点升高一、溶液的沸点升高（一）液体的沸点（一）液体的沸点T Tb b1 1、定义：、定义：液体沸腾时的温度。此时液体的饱和蒸气压等液体沸腾时的温度。此时液体的饱和蒸气压等于外界大气的压力。于外界大气的压力。一般外压在一般外压在100kpa100kpa（标准状态）时，称为正常沸点。（标准状态）时，称为正常沸点。2 2、沸点与外界压力：沸点与外界压力：n为何在高原地区煮不熟饭？为何在高原地区煮不熟饭？n减压

13、蒸馏减压蒸馏n高压消毒高压消毒2829溶剂中加入难挥发性非电解质后，溶剂蒸气压下降，溶剂中加入难挥发性非电解质后，溶剂蒸气压下降，沸点上升。且溶液越浓，沸点升高得越多沸点上升。且溶液越浓，沸点升高得越多（二）溶液的沸点升高（二）溶液的沸点升高30二、溶液的凝固点降低二、溶液的凝固点降低1 1、定义：固液两相平衡共存时的温度、定义：固液两相平衡共存时的温度即：液相蒸气压即：液相蒸气压= =固相蒸气压时的温度固相蒸气压时的温度（一）纯液体的凝固点（一）纯液体的凝固点T Tf f31二、溶液的凝固点降低二、溶液的凝固点降低溶剂中加入难挥发性非电解质后，溶剂蒸气压下降，溶剂中加入难挥发性非电解质后，溶

14、剂蒸气压下降，凝固点下降。且溶液越浓，凝固点降低得越多。凝固点下降。且溶液越浓，凝固点降低得越多。固体的冰同水一样固体的冰同水一样也能蒸发（冰也具也能蒸发（冰也具有蒸汽压），但冰有蒸汽压），但冰的蒸汽压随温度降的蒸汽压随温度降低而减少的幅度大低而减少的幅度大于水。于水。水溶液的沸点升高和凝固点降低示意图水溶液的沸点升高和凝固点降低示意图AA气液冰CTbTf 0 温度 / 0 C Tb 100101.30.61饱和蒸汽压kPapTfpBBk kb b 、 k kf f 称为称为溶剂溶剂的沸点上升常数、凝固点下降常数的沸点上升常数、凝固点下降常数, ,是溶剂的本性，与是溶剂的本性，与溶剂溶剂的种类

15、有关的种类有关。但与但与溶质溶质种类无种类无关，只与溶质浓度有关（依数性）。关，只与溶质浓度有关（依数性）。33341.1.溶质：难挥发性非电解质溶质：难挥发性非电解质 电解质电解质： Tb=i KbmB2.2.稀溶液：稀溶液：mB 0.1mol kg-13. Kb、Kf只与溶剂有关，与溶质无关只与溶剂有关，与溶质无关 Tf=i Kf mB注意注意（1）沸点上升、凝固点下降应用：）沸点上升、凝固点下降应用：撒盐除积雪、冰撒盐除积雪、冰盐浴做低温冷冻剂、低温防冻剂（乙二醇等）盐浴做低温冷冻剂、低温防冻剂（乙二醇等） （2 2）用拉乌尔定律，通过测量溶液的沸点上升、凝用拉乌尔定律，通过测量溶液的沸

16、点上升、凝固点下降的方法，固点下降的方法，测定溶质的分子量或摩尔质量测定溶质的分子量或摩尔质量。（分子量特别大的物质采用渗透压法）（分子量特别大的物质采用渗透压法）35应用应用36（1 1）汽车水箱防裂）汽车水箱防裂 HH2 2O+O+乙二醇或甘油，可使水乙二醇或甘油，可使水的冰点降低至的冰点降低至-30-30o o。（2 2）冰盐混合物作为冷冻剂。）冰盐混合物作为冷冻剂。将将NaClNaCl和冰和冰混合混合, , 混合物从外界吸热混合物从外界吸热, , 冰部分融化冰部分融化, , 冰水共存冰水共存, , 应为零度应为零度, , 水将水将NaClNaCl溶解溶解, , 形成溶液形成溶液, ,

17、冰冰点低于零度点低于零度, , 故冰将继续融化故冰将继续融化. . 理论上可达到低共熔理论上可达到低共熔点的温度点的温度, , -22C-22C; ;用用CaClCaCl2 2 和冰和冰的混合物的混合物, , 可以获得可以获得 -55 C-55 C的低温的低温; ;用用CaClCaCl2 2 , , 冰和丙酮的混合物冰和丙酮的混合物, , 可以致冷到可以致冷到 - 70 C- 70 C以下以下. . 37（3 3）沸点上升法和凝固点降低法可用来测定溶质的分）沸点上升法和凝固点降低法可用来测定溶质的分子量子量, , 其公式为：其公式为：但常用凝固点法，因为：但常用凝固点法，因为：1.K1.Kf

18、fKKb b，可减少测量误差。，可减少测量误差。2.T2.Tf fTTb b，生物样品、有机物不易被破坏。，生物样品、有机物不易被破坏。3.3.测测T Tb b因挥发而引起浓度变化，不能重复测定。因挥发而引起浓度变化，不能重复测定。)(1molkgTmmKMMmmKbKTfABfBBABfBff)(1molkgTmmKMMmmKbKTfABfBBABfBff)(1molkgTmmKMMmmKmKTfABfBBABfffn在在 U U 形管中形管中, , 用半透膜将等体积的用半透膜将等体积的 HH2 2OO和糖水分开和糖水分开, , 放置一段放置一段时间时间, , 会发生什么现象会发生什么现象?

19、 ?一段时间后一段时间后, , 糖水的液面升高糖水的液面升高; ; 而而HH2 2OO的液面降低的液面降低. . 这种溶剂透过这种溶剂透过半透膜半透膜, , 进入溶液的现象进入溶液的现象, , 称为渗透现象称为渗透现象. .n（一）渗透现象：溶剂分子通过半透膜单方向的扩散（一）渗透现象：溶剂分子通过半透膜单方向的扩散 n半透膜：水分子自由通过而不能通过溶质的膜状物，如半透膜：水分子自由通过而不能通过溶质的膜状物，如 细胞膜、萝卜皮、肠衣、牛皮纸等细胞膜、萝卜皮、肠衣、牛皮纸等38渗透现象发生以后渗透现象发生以后, , 当过程进行到一定程度时当过程进行到一定程度时, , 右行和左行的右行和左行的

20、HH2 2O O分子数目相等分子数目相等, , 这时这时, , 达到平衡达到平衡, , 即即HH2 2OO柱不再下降柱不再下降; ; 同时同时, , 糖水柱不再升高糖水柱不再升高. .（二）渗透平衡：半透膜两边水的渗透速率相同（二）渗透平衡：半透膜两边水的渗透速率相同液面高度差造成的静压液面高度差造成的静压, , 称为溶液的渗透压称为溶液的渗透压, , 用用 表示表示, , 单位为单位为Pa.Pa.（三）（三）渗透压：阻止渗透作用所施加于溶液的最小外压渗透压：阻止渗透作用所施加于溶液的最小外压39产生的原因产生的原因: : 在两侧静水压相同的前提在两侧静水压相同的前提下下, , 由于半透膜两侧

21、透过的由于半透膜两侧透过的HH2 2OO分子的分子的数目不等数目不等, , 在单位时间里在单位时间里, , 进入糖水的进入糖水的H H2 2O O分子多些分子多些40（四）产生渗透现象的两个必要条件：（四）产生渗透现象的两个必要条件： 1.1.半透膜的存在半透膜的存在2.2.膜两侧单位体积内溶剂分子数不相等膜两侧单位体积内溶剂分子数不相等（即渗透浓度（即渗透浓度icic不同）不同）（五）渗透方向：溶剂（五）渗透方向：溶剂溶液溶液 稀溶液稀溶液浓溶液浓溶液（六）渗透压大小的计算（六）渗透压大小的计算范特荷甫方程范特荷甫方程(vant Hoff equation) 1886年，荷兰物理化学家年，荷

22、兰物理化学家J.H.vant Hoff发现非电解质稀溶液的渗透压的大小，可以发现非电解质稀溶液的渗透压的大小，可以用与理想气体状态方程用与理想气体状态方程(pV = nRT)形式相似形式相似的方程式计算：的方程式计算： V = nRT 式中：式中： 渗透压渗透压 Vm3 （ 体积）体积） R8.314 (Pa m3 mol-1 K-1)4142与与cB及及T的关系的关系 V = nRT cB：molL-1 R：8.314kPa mol -1 L K-1T：K：kPaV：m3 8.314Pa m3 mol -1 K-1：Pa1.1.适用于稀溶液适用于稀溶液2.2.对于电解质对于电解质 = = i

23、cicB BRTRT = cBRT （七）造成渗透压的原因：半透膜两边溶液（七）造成渗透压的原因：半透膜两边溶液 的蒸的蒸气压不等。蒸气压是一个内在动力。气压不等。蒸气压是一个内在动力。nA.A.密闭容器密闭容器 分子通过蒸气分子转移分子通过蒸气分子转移nB.B.用半透膜连接用半透膜连接 水分子的转移有两条转移途径：上水分子的转移有两条转移途径：上面途径速率小，主要由下方控制面途径速率小，主要由下方控制 n实际：实际：两边蒸气压不等，造成两端化学势不同。自发两边蒸气压不等，造成两端化学势不同。自发变化的方向是物质由化学势较大的相流向较小的相，变化的方向是物质由化学势较大的相流向较小的相，直至两

24、者相等。直至两者相等。4344a. P= a. P= 渗透平衡渗透平衡b. P b. P c. P 反向渗透反向渗透制净水、污水治理、制净水、污水治理、海水淡化海水淡化45（九）渗透压在医学上的应用（九）渗透压在医学上的应用人体静脉输液：营养液调节到与血液具有相同的人体静脉输液：营养液调节到与血液具有相同的渗透压渗透压( (等渗溶液，药水应溶入生理盐水或等渗溶液，药水应溶入生理盐水或50gL50gL-1-1葡萄糖内葡萄糖内) )治疗脑外伤颅压高的病人，输甘露醇治疗脑外伤颅压高的病人，输甘露醇4647等渗、高渗和低渗溶液等渗、高渗和低渗溶液血浆的渗透浓度：血浆的渗透浓度：303.7mmolL30

25、3.7mmolL-1-1 组织间液的渗透浓度：组织间液的渗透浓度：302.2mmolL302.2mmolL-1-1 细胞内液的渗透浓度：细胞内液的渗透浓度：302.2mmolL302.2mmolL-1-1 48临床上规定：临床上规定： 渗透浓度：渗透浓度：280 320 mmolL280 320 mmolL-1 -1 等渗溶液等渗溶液 渗透浓度：渗透浓度： 280 mmolL 320 mmolL 320 mmolL-1 -1 高渗溶液高渗溶液 9gL-1NaCl cos=29103/58.5=306 mmolL-1 50gL-1葡萄糖 cos=50103/180=278 mmolL-1 12.

26、5gL-1NaHCO3 cos=212.5103/84=298mmolL-1 49红细胞在不同浓度的红细胞在不同浓度的NaClNaCl溶液中的形态溶液中的形态 (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输入液的输入液的 血液血液血球水流出血球水流出输入液的输入液的 血液血液输液水进入血球输液水进入血球50（十）渗透压力法测溶质的相对分子量（十）渗透压力法测溶质的相对分子量RTMmnRTVBBVRTmMBBRTMmnRTVBBVRTmMBB凝固点降低法测小分子的分子量凝固点降低法测小分子的分子量渗透压力

27、法测大分子的分子量渗透压力法测大分子的分子量51补充题一：在补充题一：在1L1L水中需加入多少克水中需加入多少克NaClNaCl才能防止水在才能防止水在- -22时结冰，加入时结冰，加入NaClNaCl后该溶液在后该溶液在25 25 时的渗透压力时的渗透压力为多少？为多少？解：解：)(5 .3115 .5886. 122gmmbiKTBffkPaiRTc3107 . 25 .585 .31298314. 82)(5 .3115 .5886. 122gmmmiKTBffkPaiRTc3107 . 25 .585 .31298314. 8252补充题二：临床上用补充题二：临床上用CaClCaCl2 22H2H2 2O(M=147.0)O(M=147.0)针剂，其质量浓度为针剂，其质量浓度为100gL100gL-1-1，该针剂的近似凝固点及在，该针剂的近似凝固点及在3737时的渗透压力，该针剂时的渗透压力，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？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)=111.0CTCciKbiKTofBfBff80. 380. 314710086. 13o高渗溶液：细胞皱缩113204004. 21471003103 . 5147100310314. 83LmmolLmoli