第一章 稀溶液的依数性.ppt

1、第一章 稀溶液的依数性Colligative properties of dilute solution,第一章 稀溶液的依数性,蒸气压下降 (vapor pressure lowering) 沸点升高 (boiling point elevation) 凝固点降低 (freezing point depression) 渗透压 (osmotic pressure),只与溶质、溶剂微粒（分子、离子）数的比值有关，而与溶质的本性无关，称为稀溶液（bB0.2 molkg 1）的依数性。,1. 溶质本性：颜色、粘度、pH、 密度、导电性等.,2. 溶质的颗粒数：难挥发性非电解质稀溶液,第一节 溶液的

2、蒸气压下降,一、蒸气压 p（vapour pressure ）,1.,水（l）,水（g）,蒸发,凝结,当v蒸发= v凝结时，气液相达到平衡，这种与液相处于动态平衡的气体叫做饱和蒸气。,蒸气压：饱和蒸气具有的压力称为该温度下的饱和蒸气压。,符号：p 表示，单位为Pa（帕）或 kPa（千帕）。,2. 影响蒸气压p的因素,（2）p随温度升高而增大；,固体也具有一定的p ，只是较小而已。 但如碘，樟脑会升华。,常温下： p大易挥发物质 p 小 难挥发物质,蒸气压与温度的关系,一般液体的p较大，但甘油、硫酸等较小。,（1） 物质的本性（同温下不同的物质有不同的p）；,二、溶液的蒸气压下降（p）,1. 原

3、因：,在纯溶剂中加入少量的难挥发性溶质,蒸气压：溶液p 纯溶剂p*,p = p* - p p ：蒸气压下降,T一定，纯溶剂的蒸气压为定值，设p*,溶质分子或离子占据一部分溶液的表面，减少单位时间从溶液中逸出溶剂分子数目。,2. 拉乌尔定律,蒸气压下降只与一定量溶剂中所含的溶质的微粒数有关，而与溶质的种类无关。,推导得： p = p* - p = K bB,K是一常数，与p*和溶剂的摩尔质量有关。,（难、非、稀） p = p* xA经验公式,p = p* - p = p* - p* xA = p* xB,第二节 溶液的沸点升高和凝固点降低,一、溶液的沸点升高（boiling point elev

4、ation）,1. 液体的沸点Tb：p液=p外时的温度（沸腾）。,液体的正常沸点是指外压为101.3kPa时的沸点； 如水在100时的p* = 101.3kPa,液体的沸点随外压而变化，压力愈大，沸点愈高。,2. 溶液的沸点升高原因,原因：蒸气压下降,Tb = Tb - Tb*,p* 101.3,P (kPa),373 (Tb*),T (K),纯水,水溶液,Tb,Tb,p,3. 溶液的沸点升高值的计算公式,Tb = Tb - Tb* = Kb bB,Kb为溶剂的沸点升高常数,表明：难挥发性的非电解质稀溶液的沸点升高只与溶质的bB有关，而与溶质的本性无关。,Kb只与溶剂的性质有关，而与溶质种类无

5、关，数据有表可查。（P15表1-2）,注意：溶液的沸点指溶液刚开始沸腾时的T，纯溶剂的沸点是恒定的。,1. 纯液体的凝固点Tf：,二、溶液的凝固点降低（freezing point lowing）,物质液相凝固点就等于固相的熔点。,固液相共存时的温度，此温度对其固态来说 也称熔点。,外压一定时， p液=p固时的温度。,水的凝固点又称为冰点。,0 时，p*水= p冰 = 0.6106kPa， 冰水共存,2. 溶液的凝固点降低原因,A,B,p* 0.61,273 (Tf *),A ：冰-水共存,Tf,B ：冰-溶液共存,Tf,原因：蒸气压下降,Tf = Tf * - Tf,P,3. 溶液的凝固点降

6、低值的计算公式,Tf = Tf * - Tf = Kf bB,Kf为溶剂的凝固点降低常数,表明：难挥发性的非电解质稀溶液的凝固点降低只与溶质的bB有关，而与溶质的本性无关。,Kf只与溶剂的性质有关，而与溶质种类无关，数据有表可查。（P15表1-2）,应用一：测定溶质的相对分子质量,例 香烟中的尼古丁是致癌物质，将0.6g尼古丁溶于12.0g水中，测得溶液在101.3KPa下凝固点为-0.62，试求尼古丁的摩尔质量。,解： Tf = Kf bB,则,MB=,=,=150(g mol -1),= Kf,=,测定溶质的相对分子质量,说明：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。,

7、Tb法会因温度高而引起溶剂挥发，使溶液变浓而引起误差 ；,大多数溶剂的Kf值Kb值，因此同一溶液的 TfTb，因而灵敏度高、实验误差小；,某些生物样品不耐高温，在沸点易变性或破坏。,例 水中加入乙二醇可使水的凝固点降低，从而达到抗冻的目的。为了使溶液的凝固点达到-5，乙二醇的质量浓度应为多少（假设该溶液属理想溶液,水为1 kg，所得溶液的密度为1 kgL-1）？,应用二：制作防冻剂和冷却剂,解 Tf = Kf bB,bB=, B =,2.69 62,(1000+2.6962)/1000,=,= 2.69(mol kg -1),=143(g L -1),=,非易失性的,乙二醇,第三节：溶液的渗透

8、压力,一、渗透现象和渗透压力 二、溶液的渗透压力与浓度及温度的关系 三、渗透压力在医学上的意义,渗透现象,渗透现象:溶剂透过半透膜进入溶液的自发过程。,结果：溶液一侧的液面升高。,原因：单位时间内由纯溶剂进入溶液中的溶剂分子数要比由溶液进入纯溶剂的多。,半透膜,半透膜(semi-permeable membrane),定义 只允许溶剂(水)分子通过不允许溶质(蔗糖)分子透过的薄膜。,人工制备膜(如火棉胶膜、玻璃纸及羊皮纸等)；,生物膜(如细胞膜、毛细血管壁等)。,渗透方向,1. 溶剂分子从纯溶剂一方往溶液一方渗透；,2. 溶剂分子从稀溶液一方往浓溶液一方渗透。,产生渗透现象必须具备的两个条件,

9、一是有半透膜的存在；,二是半透膜两侧单位体积内溶剂分子数不相等。,(半透膜两侧存在浓度差。),渗透压力(osmotic pressure),定义为维持只允许溶剂通过的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。,符号 ,单位 Pa 或 kPa,二、溶液的渗透压力与浓度及温度的关系,1. 范托夫（1886 荷兰）定律：,单位：R=8.314 JK-1mol-1 ，,V = nRT, = cBRT,稀水溶液 (cBbB), RT bB,表明: 稀溶液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。,T (K ),bB (mol kg -1 )或cB (mol L-1 ),

10、则 (kPa),渗透压力的计算,解 C12H22O11的摩尔质量为342 gmol-1，则,例 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。, = cB RT,c(C12H22O11) =,=,= 0.117 (molL-1),= 0.117 8.314 310,=302( kPa),渗透压力的间接测定,例 测得泪水的凝固点为-0.52，求泪水在体温37时的渗透压力。,Tf = Kf bB, = bB RT =,=,解,bB =Tf / Kf,= 721 ( kPa),渗透压力法测定相对分子质量,例 将1.00 g血红素溶于适量纯水中，配置成10

11、0 ml溶液，在20时测得溶液的渗透压力为0.366 kPa,求血红素的相对分子质量。, V = n RT,mB RT,MB,解,渗透压力法是测定蛋白质等高分子化合物的相对分子质量的最好方法。,=,1.00 8.314(273+20),0.3660.100,= 6.66104(g mol -1),=,血红素的浓度仅为1.5010-4 molL-1,凝固点下降仅为2.7910-4,【归纳】,很难测定,渗透压力,可准确测定,总结：,难挥发非电解质溶液,p= KbB,Tb = Kb bB, = cBRT bBRT,Tf = Kf bB,电解质溶液的依数性,弱电解质的依数性计算可近似等同于非电解质。,

12、Tb =i Kb bB,Tf = i Kf bB, = i cB RT i bB RT,校正因子i ：一“分子”电解质解离出的粒子个数。,A-B2或A2-B型强电解质如(MgCl2、Na2SO4等),A-B型强电解质(如KCl、CaSO4、NaHCO3等),p= i K bB,i= 2,i=3,三、渗透压力在医学上的意义,1.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。,单位 mmolL-1,定义 渗透活性物质的物质的量除以溶液的体积。,符号 cos,例 计算医院补液用的50.0 gL-1葡萄糖溶液（C6H12O6）和生理盐水的渗透浓度。,解

13、 C6H12O6是非电解质，NaCl是i = 2的强电解质 C6H12O6 和NaCl的摩尔质量分别为180 和58.5 (gmol-1),等渗、高渗和低渗溶液的概念,1. 正常人血浆的渗透浓度为303.7 mmolL-1,常用的等渗溶液有生理盐水、50.0 g/L葡萄糖溶液、12.5 gL-1的NaHCO3 溶液。,2. 临床上规定:,等渗溶液:cos在280320 mmolL-1的溶液;,高渗溶液:cos320 mmolL-1的溶液；,低渗溶液:cos280 mmolL-1的溶液,(isotonic solution),(hypertonic solution),(hypotonic so

14、lution),正常红细胞,34,等渗、高渗和低渗溶液在医学上的应用,a. 等渗溶液 (生理盐水):,“维持原状 ”,等渗、高渗和低渗溶液在医学上的应用,c. 高渗溶液 ( 15 gL-1NaCl ) :,低渗溶液 ( 5 gL-1NaCl ):,“皱缩”,“溶血”,280320 mmol/L, 280 mmol/L,320 mmol/L,Hypotonic watering of trees: The dissolved substances in tree sap create a more concentrated solution than the surrounding ground

15、 water. Water enters membranes in the roots and rises into the tree,creating an osmotic pressure that can exceed 2000kPa in the tallest trees!,海 水 的 净 化,习题1,1.相同浓度的葡萄糖和NaCl溶液的Tb、Tf、均相同。 （ ）,3.血红细胞置于下列溶液中将会引起何种现象？ A、29g/LNaCl溶液 B、5g/L葡萄糖溶液 C、生理盐水和等体积的水的混合液 D、生理盐水和50g/L葡萄糖溶液等体积的混合液,2. 若两种溶液的渗透压相等，其物质的量的浓度也相等。 （ ）,4.下列各溶液中凝固点最低的是 A、 0.1m