大一化学课件--第2章-稀溶液的依数性.ppt

1、第二章第二章 稀溶液的依数性稀溶液的依数性Colligative Properties of Diluted Solution胶体分散胶体分散系系 牛奶牛奶 粗粒子粗粒子粗分散系（悬浊液、粗分散系（悬浊液、乳浊液）乳浊液）100nm 蛋白质溶液蛋白质溶液 高分子高分子 高分子溶液高分子溶液 氢氧化铁溶胶氢氧化铁溶胶胶粒（分子、离子、胶粒（分子、离子、原子的聚集体）原子的聚集体）溶胶溶胶 1100nm生理盐水生理盐水 小分子或小离子小分子或小离子分子分散系（分子分散系（溶液溶液）诱导力诱导力色散力色散力1、蒸气压与、蒸气压与温度温度有关：有关：温度温度越越高高，蒸气压蒸气压越越大大。2、蒸气压与

2、物质本性有关：、蒸气压与物质本性有关：蒸气压蒸气压越越大大，越，越易挥发易挥发，沸点沸点越越低低。相相：物理化学性质：物理化学性质 均一的体系。均一的体系。相图相图：描述相的状态、描述相的状态、温度和成分关温度和成分关 系的图形。系的图形。实验测定实验测定25 时，时，水水的饱和蒸气压的饱和蒸气压:1.溶液的蒸气压比纯溶剂低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。溶液浓度越大，蒸气压下降越多。组成组成b(mol kg-1)p(kPa)纯水纯水03167.7糖水糖水0.53135.7糖水糖水1.03107.7溶剂分子溶剂分子p p0气相气相 液相液相溶质分子溶质分子蒸气压下降蒸气

3、压下降加入难溶非电解质，溶液蒸气压下降。加入难溶非电解质，溶液蒸气压下降。nU形管右边液面上升，左边液面下降。形管右边液面上升，左边液面下降。加入葡萄糖，蒸气压下降加入葡萄糖，蒸气压下降n葡萄糖浓度越大，液面上升越多。葡萄糖浓度越大，液面上升越多。加入葡萄糖越多，蒸气压下降越多加入葡萄糖越多，蒸气压下降越多打开开关打开开关？浓度越大浓度越大？Raoult定律定律 对于难挥发性难挥发性的非电解质非电解质 稀溶液稀溶液，溶质浓度愈大溶质浓度愈大，溶剂的摩尔分数愈小，溶剂的摩尔分数愈小，蒸气压下降愈多蒸气压下降愈多。p=po xA po 纯溶剂的蒸气压，纯溶剂的蒸气压，p 稀溶液溶剂的蒸气压，稀溶液

4、溶剂的蒸气压，xA 溶液中溶剂的摩尔分数。溶液中溶剂的摩尔分数。溶液蒸气压的下降值溶液蒸气压的下降值p：p=po-p xB溶质的摩尔分数溶质的摩尔分数 稀溶液中，稀溶液中，nA nB，因而，因而nA+nB nA=K b B=po-po xA=po(1-xA)=po xB所以所以 xB bB MA 得得 p=po xB po MA bB溶液蒸气压的下降值溶液蒸气压的下降值p：结论结论：温度一定时，难挥发性非电解质稀溶液的蒸温度一定时，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气压下降与溶质的质量摩尔浓度bB成正比，而与溶成正比，而与溶质的本性无关。质的本性无关。p=K b B由溶剂的

5、由溶剂的po蒸气压和蒸气压和MA决定决定;定温下为常数定温下为常数沸点升高沸点升高1.沸点沸点：液体的蒸气压等于外压时的温度。液体的蒸气压等于外压时的温度。符号符号b.p.或或bp(boiling point)正常沸点正常沸点：指外压为：指外压为101.3kPa时的沸点。时的沸点。不同物质，沸点不同不同物质，沸点不同 -蒸馏（蒸馏（distillation）同一物质，不同外压时，沸点不同同一物质，不同外压时，沸点不同 -减压蒸馏、加压消毒、高压锅减压蒸馏、加压消毒、高压锅稀溶液的沸点升高稀溶液的沸点升高溶液的沸点升高溶液的沸点升高boiling point elevation 溶剂中加入难挥发

6、性溶质后，溶液的蒸气压下降溶剂中加入难挥发性溶质后，溶液的蒸气压下降,要要使溶液蒸气压等于外压，必须提高温度。使溶液蒸气压等于外压，必须提高温度。沸点升高值沸点升高值Tb：Tb=Tb-Tbo=Kb bB Kb溶剂沸点升高常数溶剂沸点升高常数，只与溶剂的本性有关，只与溶剂的本性有关，不同溶剂，不同溶剂，Kb不同不同。结论结论：难挥发性的非电解质稀溶液的沸点升高只难挥发性的非电解质稀溶液的沸点升高只与与溶质的质量摩尔浓度溶质的质量摩尔浓度有关，而有关，而与溶质的本性无与溶质的本性无关关。溶液的凝固点降低溶液的凝固点降低freezing point depressingn凝固点与熔点凝固点与熔点:固

7、相与液相平衡共存时的温度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该温度下固相与液相蒸气压相等n纯水的凝固点冰点纯水的凝固点冰点稀溶液的沸点升高稀溶液的沸点升高凝固点降低的原因：溶液的蒸气压下降凝固点降低的原因：溶液的蒸气压下降凝固点下降值：凝固点下降值：Tf =Tfo Tf=Kf b B Kf 溶剂的凝固点降低常数溶剂的凝固点降低常数 只与只与 溶剂本性有关。溶剂本性有关。凝固点降低测分子量凝固点降低测分子量应用应用：1.测定溶质的相对分子质量测定溶质的相对分子质量 Tf =Kf b B =Kf（mB/MB）/mA MB=Kf mB/mATf 取取0.749g谷氨酸溶于谷氨酸溶

8、于50.0g水，测得凝固点水，测得凝固点为为-0.188，试求谷氨酸的摩尔质量。，试求谷氨酸的摩尔质量。解：解：Tf =Kf bB=Kf（mB/MB）/mA MB=Kf mB/mATf 11Bmolkg148.0K188.0g0.50g749.0molkgK86.1M1molg1482.抗凝剂：汽车冷却水中加入甘油或者乙二醇抗凝剂：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，纯度检验存在杂质时，凝固点下降，Tf ，杂质杂质 ，纯度，纯度 4.测定细胞汁液和土壤溶液的物质的组成量度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植物利用依数性

9、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，（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。）下降；夏天，蒸气压下降，减少水分散失。）融雪剂融雪剂（2006年哈尔滨）年哈尔滨）2008年年1月月17日日楚天都市报楚天都市报2008年年1月月27日的京珠高速公路军山长江大桥桥面日的京珠高速公路军山长江大桥桥面n判断对错判断对错 将相同质量的葡萄糖和尿素分别溶解将相同质量的葡萄糖和尿素分别溶解在在100g水中，则形成的两份溶液在温度水中，则形成的两份溶液在温度相同时的相同时的p、Tb、Tf均相同均相同。（）n有下列水溶液：有下列水溶液：0.100 molkg

10、-1的的C6H12O6 0.100 molkg-1的的NaCl 0.100 molkg-1Na2SO4。在相同温度下，蒸气压由大到小的顺序是在相同温度下，蒸气压由大到小的顺序是 ()A.B.C.D.E.B渗透现象渗透现象(osmosis)只能透过水分子只能透过水分子c左左 c右右渗透现象渗透现象溶剂分子溶剂分子通过通过半透膜半透膜进入到溶液中的过程。进入到溶液中的过程。产生渗透现象的条件产生渗透现象的条件n存在半透膜存在半透膜 半透膜半透膜：一种只允许某种分子或粒子扩散进出，：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。如细对于不同的质点具有选择性的薄膜。如细 胞膜、膀胱

11、膜、羊皮纸等。胞膜、膀胱膜、羊皮纸等。n半透膜两侧单位体积内溶剂分子数不半透膜两侧单位体积内溶剂分子数不等。等。渗透的方向渗透的方向n溶剂分子由溶剂分子由稀溶液稀溶液向向浓溶液浓溶液渗透渗透n溶剂分子由溶剂分子由纯溶剂纯溶剂向向溶液溶液渗透渗透渗透压渗透压(osmotic pressure)渗透压力渗透压力：为了使渗透现象不发生而必须在溶液面上施加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。需要的超额压力。符号：符号：，单位：单位：kPa 或或 Pa 此压力并不代表任一溶液的渗透

12、压，它仅仅是溶液渗透压的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差值。Vant Hoff 公式公式 =cBRT cB 为物质的量浓度，为物质的量浓度，T为绝对温度。为绝对温度。R 为气体常数，为气体常数，R=8.314 JK-1mol-1表明稀溶液渗透压力的大小仅与单位体积溶液中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。溶质质点数的多少有关，而与溶质的本性无关。对稀溶液，对稀溶液，cBbB (水水1.0103g L-1)因此因此 bBRT 单位单位:cB R T （标准）（标准）molm-3 8.314 K Pa （常用）（常用）mol

13、L-1 8.314 K kPa （过去）（过去）molL-1 0.082 K atm =cBRT应用：应用：求算渗透压；求算渗透压；测定测定高分子高分子物质的相对分子量。物质的相对分子量。n欲较精确地测定某蛋白质和某小分子物质的相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？对分子质量，分别采用下列哪种方法最适合？为什么？为什么？A.凝固点降低凝固点降低 B.沸点升高沸点升高 C.渗透压力渗透压力 D.蒸气压下降蒸气压下降 E.以上方法都不合适以上方法都不合适n测定小分子物质相对分子量，宜用凝固测定小分子物质相对分子量，宜用凝固点降低法点降低法n测定大分子物质

14、相对分子量，宜用渗透测定大分子物质相对分子量，宜用渗透压力压力根据稀溶液依数性原理测定物质相对根据稀溶液依数性原理测定物质相对分子量时：分子量时：渗透压的测定渗透压的测定蔗糖蔗糖纯水纯水 怎样测定人体血液怎样测定人体血液的渗透压呢？的渗透压呢？直接测定溶液的渗透压比较困难，而测定溶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，因此可通过测溶液液的凝固点降低较方便，因此可通过测溶液凝固凝固点降低值点降低值来来推算推算 溶液渗透压溶液渗透压。u 测得人体血液凝固点降低值测得人体血液凝固点降低值Tf=0.553 ，则体温则体温37时的渗透压为：时的渗透压为：RTKTRTbffBffBB

15、ffKTbbKTkPa107.7K310molKJ314.8molkgK86.1K553.02111渗透浓度渗透浓度(osmolarity)溶液中产生渗透效应的溶质粒子溶液中产生渗透效应的溶质粒子(分子、离子分子、离子)统称为渗透活性物质。它们的总浓度称为统称为渗透活性物质。它们的总浓度称为渗透浓渗透浓度。度。渗透压与渗透浓度成正比，医学上常用渗透压与渗透浓度成正比，医学上常用渗渗透浓度透浓度来比较溶液渗透压力的大小，符号为来比较溶液渗透压力的大小，符号为cos，单位为，单位为molL-1或或mmolL-1。=cosRTu通过测定凝固点降低值可以计算出通过测定凝固点降低值可以计算出37人体血人

16、体血浆的渗透浓度：浆的渗透浓度：Tf =Kf b B11ffBkgmol297.0molkgK86.1K553.0KTb11Lmmol297Lmol297.0渗透压在医学上的意义渗透压在医学上的意义实验求得血浆凝固点为实验求得血浆凝固点为0.553，推出血浆渗透浓度，推出血浆渗透浓度为为 297 mmolL-1。根据血浆中各物质浓度计算得出血浆的渗透浓度为根据血浆中各物质浓度计算得出血浆的渗透浓度为 303.7 mmolL-1。临床上规定：临床上规定：280 320 mmolL-1 等渗溶液等渗溶液(isotonic solution)cos320 mmolL-1 高渗溶液高渗溶液(hyper

17、tonic solution)cos280 mmolL-1低渗溶液低渗溶液(hypotonic solution)正常血浆中各种能产生渗透作用的物质的平均浓度正常血浆中各种能产生渗透作用的物质的平均浓度物质物质 c/mmolL-1物质物质 c/mmolL-1Na+144SO42-0.5K+5氨基酸氨基酸2Ca2+2.5肌酸肌酸0.2Mg2+1.5乳酸盐乳酸盐1.2Cl-107葡萄糖葡萄糖5.6HPO42-H2PO4-2蛋白质蛋白质1.2HCO3-27尿素尿素4合计合计 303.7-红细胞红细胞等渗溶液等渗溶液0.15 molNaCl溶液溶液正常正常低低渗溶液渗溶液0.15 molL-1NaCl

18、溶液溶液溶血溶血高高渗溶液渗溶液0.15 molL-1NaCl溶液溶液皱缩皱缩等渗？低渗？高渗溶液？等渗？低渗？高渗溶液？cos=2cNaCl=20.15 molL-1 =0.3 molL-1=300 mmolL-1n临床上用来治疗碱中毒的针剂临床上用来治疗碱中毒的针剂NH4Cl(Mr=53.48)，其，其规格为规格为20.00mL一支，每支含一支，每支含0.160 0g NH4Cl。在此溶。在此溶液中红细胞的行为如何？液中红细胞的行为如何？11-4Lmol6149.0molg48.53L0020.0g160.0)ClNH(c-1-14osmolmmol00012Lmol6149.0)ClNH

19、(c由于此溶液为等渗溶液，红细胞行为正常。由于此溶液为等渗溶液，红细胞行为正常。1-Lmmol2.299n为病人大剂量补液时，应采用等渗溶液为病人大剂量补液时，应采用等渗溶液,常用的溶液：常用的溶液：0.15 molL-1NaCl溶液溶液 0.28 molL-1葡萄糖溶液葡萄糖溶液n失血过多时：失血过多时：电解质溶液血浆或右旋糖酐电解质溶液血浆或右旋糖酐 9 gL-1 50 gL-1渗透压在临床补液中的应用：渗透压在临床补液中的应用：n会使红细胞发生溶血现象的溶液是会使红细胞发生溶血现象的溶液是 ()A.9 gL-1NaCl溶液溶液 B.50 gL-1葡萄糖溶液葡萄糖溶液 C.100 gL-1

20、葡萄糖溶液葡萄糖溶液 D.90gL-1NaCl溶液溶液 E.生理盐水和等体积的水的混合液生理盐水和等体积的水的混合液E0.15 molL-1 NaCl溶液溶液:(NaCl)0.15 molL-158.5 gmol-18.78 gL-10.28molL-1 葡萄糖溶液葡萄糖溶液:(葡萄糖葡萄糖)cM 0.28 molL-1180 gmol-150.4 gL-1晶体渗透压力和胶体渗透压力晶体渗透压力和胶体渗透压力晶体渗透压力晶体渗透压力(crystalloid osmotic pressure)电解质、小分子物质电解质、小分子物质产生的渗透压力（产生的渗透压力（NaCl、KCl、葡萄糖、尿素、氨基

21、酸等）约占人体血浆的渗透压力的葡萄糖、尿素、氨基酸等）约占人体血浆的渗透压力的99.5（约（约705.6kP），是决定细胞间液和细胞内液水分），是决定细胞间液和细胞内液水分转移的主要因素。转移的主要因素。胶体渗透压力胶体渗透压力(colloidal osmotic pressure)大分子物质大分子物质产生的渗透压力产生的渗透压力(蛋白质、糖类、脂质等）蛋白质、糖类、脂质等）约占人体血浆的渗透压力的约占人体血浆的渗透压力的0.5（约（约0.3kP），主要是），主要是调节血容量及维持调节血容量及维持血浆血浆和和组织间液组织间液之间的水平衡。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

22、透压力。大量失血时要补液血浆或右旋糖酐以补充胶体渗透压力。血管壁血管壁组织间液组织间液血液血液血管血管血细胞血细胞（红细胞、白细胞、血小板）（红细胞、白细胞、血小板）血浆血浆细胞膜细胞膜水肿：水肿：组织间隙或体腔内过量的体液潴留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、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，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。造成组织间液增多，而血容量减小。血管壁血管壁组织间液组织间液血液血液血管血管血细胞血细胞（红细胞、白细胞、血小板）（红细胞、白细胞、血小板）血浆

23、血浆细胞膜细胞膜电解质稀溶液的依数性行为电解质稀溶液的依数性行为 p=i K bB Tb=i Kb bB Tf =i Kf bB =icBRT i bBRTnAB型电解质，型电解质，i趋近于趋近于2。(如：如：KCl)nAB2或或A2B型电解质型电解质,i趋近于趋近于3。(如：如：MgCl2)u将将2.00g蔗糖蔗糖(C12H22O11)溶于水，配成溶于水，配成50.0ml溶液，溶液，求溶液在求溶液在37时的渗透压力。时的渗透压力。=cB RT =0.117 molL-18.314 JK-1 mol-1310 K =302 kPa该蔗糖溶液的渗透压力相当于该蔗糖溶液的渗透压力相当于30.8m的

24、水柱高的压力。的水柱高的压力。1标准大气压标准大气压=101.3 kPa=76 cmHg=10.336 mH2O 解：解：C12H22O11的摩尔质量为的摩尔质量为342 gmol-1，则，则今有两种溶液，一为今有两种溶液，一为1.50 g 尿素尿素(Mr=60.05)溶于溶于200 g 水中，水中，另一为另一为42.8 g 某非电解质溶于某非电解质溶于1000 g 水中，这两种溶液在同水中，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。一温度下结冰，试求该非电解质的相对分子质量。解：解：甲溶液由甲溶液由1.68 g蔗糖蔗糖(Mr=342)和和20.00 g水组成，乙溶水组成，乙溶

25、液由液由2.45 g（Mr=690）的某非电解质和）的某非电解质和20.00 g水组水组成。成。在相同温度下，哪份溶液的蒸气压高？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？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，转移的水的质量是多少？当达到系统蒸气压平衡时，转移的水的质量是多少？n本章讨论的依数性适用于本章讨论的依数性适用于 、的的 溶液。溶液。n稀溶液的依数性包括稀溶液的依数性包括 、和和 。n产生渗透现象的必备条件是产生渗透现象的必备条件是 和

26、和 ；水的渗透方向水的渗透方向为为 或或 。n将相同质量的将相同质量的A、B两物质（均为难挥发的非电解质）两物质（均为难挥发的非电解质）分别溶于水配成分别溶于水配成1L溶液，在同一温度下，测得溶液，在同一温度下，测得A溶液溶液的渗透压力大于的渗透压力大于B溶液，则溶液，则A物质的相对分子质量物质的相对分子质量 B物质的相对分子质量物质的相对分子质量。小于小于n 0.2 molL-1的的NaCl溶液的渗透压力等于溶液的渗透压力等于0.2 molL-1的的 葡萄糖溶液的渗透压力。葡萄糖溶液的渗透压力。()n 两个临床上的等渗溶液只有以相同的体积混合时，才两个临床上的等渗溶液只有以相同的体积混合时，

27、才 能得到临床上的等渗溶液。能得到临床上的等渗溶液。()n 将浓度不同的两种非电解质溶液用半透膜隔开时，水将浓度不同的两种非电解质溶液用半透膜隔开时，水 分子从渗透压力小的一方向渗透压力大的一方渗透。分子从渗透压力小的一方向渗透压力大的一方渗透。()n cos(NaCl)=cos(C6H12O6)，在相同温度下，两种溶液，在相同温度下，两种溶液 的渗透压力相同。的渗透压力相同。()小结小结n掌握掌握物质的量的浓度物质的量的浓度质量摩尔浓度质量摩尔浓度、摩尔分数摩尔分数等定义等定义表示方法及有关计算。表示方法及有关计算。n熟悉溶液的熟悉溶液的蒸汽压下降蒸汽压下降沸点升高沸点升高凝凝固点降低固点降

28、低的原因和规律。的原因和规律。n掌握溶液掌握溶液渗透压渗透压、渗透浓度渗透浓度的概念的概念计计算及其在医学上的意义。算及其在医学上的意义。ABBABffbbmMmmnKTKTKPbn思考题：思考题：1.将将0 oC冰块投入冰块投入0 oC盐水中，请问会发生盐水中，请问会发生什么现象？什么现象？2.将一杯蔗糖水放进冰箱冷冻室制作冰棍，将一杯蔗糖水放进冰箱冷冻室制作冰棍，请描述冰棍由上而下蔗糖的分布情况。请描述冰棍由上而下蔗糖的分布情况。试解释：试解释：1、大量出汗后大量饮水，易造成水中毒。、大量出汗后大量饮水，易造成水中毒。2、血液透析原理。、血液透析原理。3、反渗透法淡化海水。、反渗透法淡化海水。4、为什么盐碱地很难生长植物？该怎样、为什么盐碱地很难生长植物？该怎样 治理？治理？5、氯盐类融雪剂对路边植物生长的影响。、氯盐类融雪剂对路边植物生长的影响。5、将一块冰分别放进、将一块冰分别放进0oC的纯水和盐水中的纯水和盐水中各会发生什么现象？各会发生什么现象？聪明的你，聪明的你，还可以举出更多例子吗？还可以举出更多例子吗？