第二章稀溶液依数性(公开课).ppt

1、第二章 稀溶液的依数性Colligative Properties of Dilute Solution,原理、计算及在医学上的应用,稀溶液的 依数性,生产 生活,健康与 医学,科学 研究,物质 蒸气压 p 沸点Tb 凝固点Tf (b/molKg-1) (mmHg , 20) (20) (20),纯水 17.50 100 0 0.5b蔗糖水 17.31 100.27 -0.93 0.5b尿素溶液 17.31 100.24 -0.94 0.5b甘油溶液 17.31, 与纯溶剂相比， 溶液的 p, Tb, Tf 变化与溶质的本性无关,Colligative Properties of Dilute

2、 Solution,溶液 蒸气压 p （b/molKg-1） （mmHg , 20）,0.198b蔗糖水 17.50 0.061 0.396b蔗糖水 17.50 0.123 0.594b蔗糖水 17.50 0.185 0.792b蔗糖水 17.50 0.248, p 降低值与溶液的浓度成正相关,Colligative Properties of Dilute Solution,第一节溶液的蒸气压下降 vapor pressure lowering,一、溶剂（纯液体）的蒸气压，p/Pa或kPa,定义：一定，V蒸发=V凝聚时 溶剂蒸气压强恒定,zhengfa,p 溶剂本性，T,饱和蒸气压,当溶剂中

3、加入 一种难挥发的 非电解质,将占据一部分溶剂的表面,p,二、溶液蒸汽压 下降的原因,三、溶液蒸气压下降的Raoult定律,一定温度下，难挥发非电解质稀溶液 的蒸气压与溶剂的摩尔分数成正比，而 与溶质的本性无关。,p = p0A p0 ：同温度下纯溶剂的蒸气压,pp0(1xB), p0p pp0 xB, pp0 p0 xB,对于稀溶液 nA nB,定温下一定的溶剂,对于稀溶液,K取决于溶剂本性及T,与溶质本性及浓度无关,稀溶液的p与溶质的质点浓度成正比,非电解质 2. 难挥发 3. 稀溶液,四、Raoult定律适用范围,0.1mol葡萄糖含有6.021022个分子,0.1molNaCl含有约2

4、6.021022个离子,否则必须考虑溶质的蒸气压,不须考虑溶质分子对溶剂分子的作用力,第二节 溶液的沸点升高和凝固点降低, 溶剂（纯液体）的沸点,液体沸腾( p液 = p大气 )时的温度, 溶液的沸点升高,是溶液蒸气压下降的直接结果,一、溶液的沸点升高 boiling point elevation,正常沸点：p大气101.3kPa 时的沸点,Kb沸点升高常数 与溶剂本性有关与溶质本性和浓度无关,101.3,373,纯水,水溶液1,Tb,p.17,Tb,水溶液2,Tb= K P,= KKbB, Tb= Kb bB,单位：KKgmol-1,二、溶液的凝固点降低freezing point dep

5、ression,1纯溶剂的凝固点,在一定外压下，物质固、液两相平衡 共存(两相p相等)时的温度,又称为熔点。,为什么只有当物质固、液两相 p 相等 时，它们才能平衡共存？,稀,浓,p小,p大, 否则 p 大者必向 p 小者转化。, 溶液的凝固点,一定外压下，溶液中溶剂与固态纯溶剂平衡共存时的温度。,p 溶液中溶剂（l） p 溶剂(s),也是溶液蒸气压下降的直接结果, 溶液的凝固点降低,Tf Kf bB Kf 凝固点降低常数 单位同Kb,A,B,0.61,273,A: 冰水共存,溶液,Tf,冰,水,p/KPa,Tf,B: 冰溶液共存,三、电解质稀溶液的依数性行为, 1.依数性溶质的质点浓度 与质

6、点大小、电荷数及符号等无关 2.电解质稀溶液中溶质质点浓度i bB i为电解质B一个基本单元能解离出的 离子数。如NaCl的i为2，CaCl2的i为3 电解质稀溶液公式中,icB icB,bB cB,一、渗透作用 osmosis,第三节 溶液的渗透压,通过半透膜发生表面 上单方面扩散的现象,1. 产生条件,半透膜 浓度差,3. 限度 达到渗透平衡,2. 方向 溶剂由稀向浓,糖水,水,半透膜,osmotic pressure,4. 渗透现象产生原因,二、渗透压， /Pa或KPa,恰能阻止纯溶剂通过半透膜向溶液渗透 必须施加于溶液液面上的额外压强,溶质质点浓度 溶剂进入趋势 阻止渗透所需压强, 与

7、浓度 的相关性,三、渗透压方程（Vant Hoff 经验式), V nRT cBRT 具有依数性电解质溶液 icBRT 当溶液很稀时 ibBRT 或 bBRT 式中单位: /8.314 KPa L K-1 mol-1， cB/mol L-1, /K, /KPa,实验证明 在数值上符合理想气体方程,四、渗透浓度 osmolarity 单位：mmolL-1,混合溶液中能产生渗透效应的溶质 微粒（分子或离子）的浓度总和。,cB,OS(非电解质)=cB cB,OS(电解质)=icB,正常人各种渗透活性物质的渗透浓度/mmolL-1,续正常人各种渗透活性物质的渗透浓度/mmolL-1,例1 试计算37生

8、理盐水的渗透压和 渗透浓度。,生理盐水的质量浓度B为9.0g L-1, T=37+273=310K,解：,cB,os = 20.1541000 = 308(mmolL-1),已知：,五、依数性的应用,1. 测定溶质的摩尔质量,例2 取0.749g谷氨酸溶于50.0g水中， 测得其凝固点为-0.188， 已知水的Kf =1.86, 计算谷氨酸的MB。,注意单位：mBg；mAKg,例3一种非电解质,估计它的摩尔质量在 12000gmol-1左右,问用哪一种依数性 来测定摩尔质量最好?,解：设200C下, 取1.00g 样品溶于100g 水中, 常采用渗透压法测高聚物的摩尔质量 MB小的物质宜采用凝

9、固点降低法。,临床上对血液、胃液、唾液、 尿液、透析液、组织细胞培养液 等，常用 “冰点渗透压计”通过测 定Tf值来推算渗透压。,2. 防冻剂、冷冻剂,1. 测定溶质的摩尔质量,汽车水箱中加甘油或乙二醇 Tf 冰盐水冷冻剂 (NaCl与水以某种比例混合)Tf=22 生物抗冻剂(如爱斯基摩人血液中),3.判断物质的纯度（测 Tf ，Tb ）,4.海水淡化反渗透,淡水,海水,5.等渗输液,生理等渗溶液 280320 mmolL-1 高渗溶液 320 mmolL-1 低渗溶液 280 mmolL-1,高渗 等渗 低渗,红细胞在 高渗溶液中皱缩； 等渗溶液中维持 原状； 低渗溶液中肿胀 甚至破裂。,例

10、41.00%尿素溶液50.0ml，需加入多少 克葡萄糖(C6H12O6)才与血液等渗？ 已知 Kf1.86，Tf 血液272.44K， M 葡萄糖180gmol-1， M尿素 60.0gmol-1,解法1： Tf,血液 =273272.44=0.56(K),Tf,尿素=Kf b尿素 Kf c尿素 =1.860.167 =0.311(K) Tf,葡萄糖=0.560.311=0.25(K) Tf,葡萄糖 Kf c葡萄糖 c葡萄糖= 0.25/1.860.13 (molL-1), m葡萄糖cVM 0.130.050180 1.2(g),解法2：(若不知Tf,血液) 由正常人cB,OS,血液28032

11、0mmolL-1 计算,则应cB,葡萄糖(0.2800.167)(0.3200.167) 0.1130.153(molL-1, m葡萄糖=cVM =(0.1130.153)0.0501801.021.38(g),6. 血浆晶体渗透压和胶体渗透压, 晶体渗透压：约767kPa 维持细胞内、外水盐平衡。,细胞膜,低分子晶体物质, 胶体渗透压： 约2.93.9kPa。 维持血浆的正常容量。,毛细血管壁,高分子胶态物质,7.血液净化 肾衰竭、排毒,血液,透析液,孔径合适的半透膜,血透示意图,用弥散、对流原理以超滤方式清除代谢废物； 调节透析液成分、浓度来调节血液水盐平衡。, 今有葡萄糖、氯化钠、氯化钙三种 溶液，cB均为 0.1 molL-1,试比较三 者渗透压的大小。, : CaCl2 NaCl C6H12O6, 用质量相同的下列化合物作为防冻剂，哪一种防 冻效果最好？为什么？ 乙二醇（C2H6O2） 甘油（C3H8O3） 葡萄糖（C6H12O6） 蔗糖（C12H22O11）,乙二醇 MB最小 质量摩尔浓度最大,课堂练习, 把相同质量的葡萄糖和甘油分别溶于 1000g水中，所得溶液的沸点、凝固点、 蒸汽压和渗透压是否相同？为什么？, 相同 均为非电解质且质量摩尔浓度相同, 不同 n 葡糖 = m / 180n 甘油 = m / 92, 如果把相同物质的量的葡萄糖和甘油