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第2章稀溶液的依数性


珠穆朗玛峰,沸水:80℃

生理盐水:9.00g/L
钟罩实验

1

稀溶液的依数性

重 点

溶质使溶剂的一些性质(蒸汽压、 沸点、凝固点、渗透)发生改变,改变 仅与溶液中溶质的质点数有关,与溶质 本性无关。

22

2

稀溶液的依数性

重 点

溶液中溶剂的蒸气压下降(△P) 溶液的沸点升高(△Tb) 溶液的凝固点降低(△Tf) 溶液的渗透压(?)
3

第二章

稀溶液的依数性

第一节 溶液的蒸气压下降
第二节 溶液的沸点升高和凝固点降低

第三节 溶液的渗透压

4

第一节

溶液的蒸汽压下降

钟罩实验

5

一、蒸汽压
蒸发
凝结

Po
H2O(g)

H2O(l)

H2O
25℃

溶液中有少数能量较大的分子有脱 离母体进入空间的倾向------逃逸倾向。
6

蒸气压P (饱和蒸气压): 在一定温度下,液相和气相达到平 衡,此时,蒸气所具有的压力。
蒸气压的特点

重 点

P12:表2-1 T愈大,P愈大
7

纯固体的蒸气压
H2O(s)
升华 凝结

重 点

H2O(g)



-25℃

与固相处于平衡时的蒸气所 具有的压力。 P.13.表2-2 T愈大,P愈大
8

蒸气压的特点 P12:表2-1,2-2
T愈大,P愈大 不同的物质有不同的蒸气压。 与物质本性有关。 蒸气压大的称为易挥发性物质,蒸 气压小的称为难挥发性物质。

重 点

9

二、沸点 当温度增加到液体的蒸汽压等 于外界压力时,整个液体中的分子 都能发生汽化作用,形成气泡放出, 液体开始沸腾。

重 点

外压愈大,

沸点愈高。
10

凝固点
P/KPa 水和冰的蒸汽压-温度图

重 点

凝固点: Pb = Pf 0.610
T/ 0C 0
11

练习题

判断:

? 由于乙醇比水易挥发,故在相同温度
下,乙醇的蒸汽压大于水的蒸汽压。

12

三、溶液的蒸气压下降(△P) 难挥发性的溶质:本身并不产生 蒸气压(葡萄糖、尿素)

重 点

25℃

H2O

葡萄糖

13

重 点

难挥发性溶质 浓度愈大,溶 液的蒸气压下 降愈多。

( P.14)图2-3纯溶剂与溶液蒸气压曲线
14

Raoult定律: 适用条件:难挥发性非电解质稀溶液
A 溶剂 P=Po·XA B 溶质

重 点

=Po·(1-XB) = Po- Po XB
△P= Po-P= Po XB 蒸气压下降
15

△P= Po-P= Po XB

一定温度下,难挥发电解质稀溶液的 蒸汽压下降值△P与溶质的摩尔分数XB成 正比。

16

∵ XB= =

nB

nA+ nB



nB

nA

=

nB

mA/MA

nB MA
mA

= b B MA

△P= Po XB ≈ Po MA bB = KbbB

一定温度下,难挥发非电解质稀溶 液的蒸气压下降△P与溶质的质量摩尔浓 度bB呈正比。
17

nB nB bB = ≈ ≈ mA m(kg) △p ? KCB

nB V(L) 稀水溶液

≈CB

一定温度下,难挥发非电解质稀水 溶液的蒸气压下降△P与溶质的物质的量 浓度CB呈正比。
18

结论:稀溶液的依数性(1)
△P与bB (XB)成正比,而与 溶质的本性无关

重 点

mol/L

△P= Po XB ? KbbB ?KbCB 稀水溶液
19

mol/kg

例:200C时水的蒸汽压为2.33KPa ,将
7.20g葡萄糖溶解在50.0g水中,计算溶

液的蒸汽压下降值。
7.20 / 180 XB ? ? 0.014 7.20 / 180 ? 50.0 / 18

△P= Po XB=2.33×0.014=0.03KPa

20

练习题

1 √ 、判断:将相同物质的量的葡萄

糖和蔗糖分别溶解在100g水中,则 两种溶液的蒸汽压相同。

2、判断:将相同质量的葡萄糖和甘 X 油分别溶解在100g水中,则两种溶 液的蒸气压相等。
21
2

第二节

溶液的沸点升高和凝固点降低

葡萄糖溶液:Tb0=100℃? Tf0=0℃? 葡萄糖
0.1mol/L 100.051℃ △Tb=0.051

葡萄糖
0.2mol/L

蔗糖 0.1mol/L 100.051 ℃ △Tb=0.051
22

100.102 ℃ △Tb=0.102

液体的沸点 液体的蒸气压等于外压时的温度。
纯液体,溶液 纯水:PH2O=P外= 101.3(kPa) , T=100℃ 珠穆朗玛峰,沸水:80℃
23

P/KPa
101.3

H2O 1

2

重 点

由于溶液的蒸气压下降,难 挥发非电解质稀溶液的沸点 高于纯溶剂(水)的沸点。

Tb Tb' Tb''

T/K

100℃
24

一、溶液的沸点升高 (△Tb)
△Tb= Tb- Tb0=KbbB ? KbCB
仅与溶剂有关

重 点

稀水溶液

结论: 稀溶液的依数性(2) △Tb只与溶质的bB (质量摩尔浓度)有关,与

溶质的本性无关。
25

练习题

难挥发非电解质稀溶液沸腾时, 溶液沸点:

A、不断降低
C、保持不变

B、不断升高 ? D、无法确定

26

T/ ℃
溶液的沸点 T′b 饱和溶液 浓度不 断增大 H2O 溶液

Tb
T0
b

时间
27

应用:利用溶液的沸点升高 a.高温灭菌
b.减压蒸馏/减压浓缩

28

溶液的凝固点
物质固液两相蒸汽压相等时的温度

T/℃
Tf0

? 1

? 3 2



? 4

(水)
时间
29

32

P/(kPa)
101.3

H2O 1

2

重 点

由于溶液的蒸气压下降,难挥发 非电解质稀溶液的凝固点总是低 于纯溶剂(水)的凝固点。
O
O'
O''

0.61

Tf’’ Tf’ Tf0 溶液的凝固点: 溶剂的凝固点

T/K

0℃ P15,图2-4
30

二、溶液的凝固点降低(△Tf)
△Tf= Tf0 - Tf =KfbB ? Kf CB
仅与溶剂有关

稀水溶液
重 点

结论:

稀溶液的依数性(3) △Tf和溶液的bB (质量摩尔浓度) 呈正比,而 与溶质的本性无关。

29

31

T/ ℃ 0℃

H2O

溶液的凝固点

时间
32

?将均相的红色染料水溶液降温, 溶剂(水)沿管壁凝固成冰, 染 料仍留在溶液中, 使溶液的颜 色越来越深, 即浓度越来越高, 凝固点随之越来越低. 在一定压力下, 纯液体有 恒定的凝固温度; 而溶液由于 在凝固过程中不断发生组成变 化, 其凝固温度就不断降低, 直到另一组分(溶质) 也从溶 液中饱和析出.
33

练习题

1、判断:0.1mol/L葡萄糖溶液与 ?

0.1mol/L甘油溶液的凝固点降低值 和沸点升高值分别相等。
2、判断:0.1mol/L葡萄糖溶液的凝 X 固点降低值和沸点升高值相等。 Kf ≠ Kb

P17,表2-3

34

应用:利用溶液的凝固点降低
a.可以测定溶质的相对分子量。 (
P.17)自学

凝固点降低法具有灵敏度高、实验误差小、 低温测定生物样品不易变性等优点。 b. 用盐和冰的混合物作冷却剂。

例如:采用NaCl和冰,温度可以降 到–22oC,用CaCl2· 2O和冰,温度 2H 可以降到–55oC。
35

小结:

重 点

溶液中溶剂的蒸气压下降(△P) 依 数 性

溶液的沸点升高(△Tb)
溶液的凝固点降低(△Tf)

36

重 点

相同条件下,难挥发非电解质稀溶 液的蒸汽压比纯溶剂的蒸汽压下降,其 下降值只与溶质的质量摩尔浓度有关, 与溶质本性无关。 难挥发非电解质稀溶液的沸点升高

难挥发非电解质稀溶液的熔点降低
37

重 点

△P= Po XB ? KbbB ?KbCB
K △Tb= Tb0 - Tb = bbB ? Kb CB △Tf= Tf0 - Tf =KfbB ? Kf CB

4

38

第三节

溶液的渗透压

?蓝墨水滴进一杯水中,有何现象? ?扩散的方向: 浓
半透膜 稀

只让溶剂分子通过,而溶质分 子不能通过的膜。
39

?纯水向糖水溶液中渗透
40

蔗糖溶液 水

(a)

半透膜
溶剂的 净转移

(b)

(C)

41

H2O多
H2O

42

一、渗透
溶剂分子通过半透膜由稀溶 液进入浓溶液的现象。 产生条件 1.半透膜的存在。 2.膜两边有浓度差。 渗透方向

重 点




43

练习:判断渗透方向 0.2mol/L葡萄糖
0.1mol/L葡萄糖

44

二、渗透压
将纯溶剂与溶液以半透 膜隔开时,为维持渗透 平 衡 所需 要 加 给 溶 液 的 额外压力。 符号:Π, 单位:常用Pa或kPa

注: 溶液的渗透压都是相对于纯水而言。
45

例:


H2O

0.1mol/L葡萄糖
(A)

水 H2O

0.2mol/L葡萄糖 (B)

? ?:

A ?

B

46

判断渗透方向 1、 0.1mol/L 葡萄糖溶液
(A) 2、

0.2mol/L 蔗糖溶液

(B)
0.2mol/L 蔗糖
练习
47

0.2mol/L葡萄糖

渗透平衡

三、渗透压与浓度及温度的关系
1886年, (荷兰) Van’t Hoff提出:

1. ?V=nBRT

?=

nB RT V 稀水溶液

非电解质: ? = CBRT ? bBRT 稀溶液的依数性(4) ?与溶液的浓度成正比,与溶质本性无关
48

重 点

例:试比较①0.1mol/L葡萄糖② 0.1mol/L蔗糖③ 0.2mol/L尿素④ 0.2mol/L NaCl 的渗透压大小。
解: C: (1)=(2)<(3)=(4)

x ?: (4)=(3) >(1)=(2)
?:
(4)>(3)>(1)=(2)

49

NaCl
0.2

Na+ + Cl0.2 0.2

溶质粒子数: 0.2+0.2= 0.4(mol/L) NaCl:?= 2x0.2RT

50

2、强电解质:

? = iCBRT

重 点

校正因子i:电解质解离出的粒子个数 例:NaCl
1

Na+ + Cl1

1

溶质粒子数:

1+1=2

NaCl i= 2
CaCl2 i= 3
51

例:一混合溶液,其中葡萄糖的浓度为 0.10mol/L, NaCl的浓度为0.5mol/L, CaCl2的浓度为0.05mol/L,求该溶液在 37℃时的渗透压。 解: C总= C(葡萄糖)+i1C(NaCl)+ i2C(CaCl2)

= 0.10+ 2x0.05+3x0.05 =0.351(mol/L) ?= C总RT= 0.35x8.314x(273+37)
=902(kPa)
52

例:下列两溶液用半透膜隔开,水能 从左到右渗透的是:
A、0.3mol/L葡萄糖 0.3mol/L蔗糖

B、0.2mol/L NaCl
C、0.2mol/L HAc D、0.15mol/LNaCl

0.4mol/L葡萄糖
0.2mol/L HCl 0.1mol/L CaCl2
53

三、 三、渗透压在医学上的意义
问:相同温度下,0.1mol/L的NaCl 溶液和0.1mol/L的CaCl2溶液的渗透 压是否相同? NaCl → Na+ + ClCaCl2 → Ca2+ + 2Cli=2 i=3

问: ?= iCBRT, 可以用iCB来衡量??
54

1.渗透浓度 COS 渗透活性物质的物质的量浓度

重 点

渗透活性物质:在溶液中产生渗透效 应的溶质粒子(分子、离子)
非电解质: COS=CB 葡萄糖,蛋白质

强电解质: COS=iCB 单位:

Na+,Cl-,Ca2+,K+

mol/L,mmol/L
55

例:计算补液用的50.0g/L葡萄糖溶液 和9.00g/LNaCl(生理盐水)的渗透浓度 解: 葡萄糖:M=180g/mol

COS= NaCl:
COS=

50.0 180
9.00

X1000=278(mmol/L)

58.5

X2x1000=308(mmol/L)
56

2.等渗、高渗和低渗溶液

重 点

为什么用9.00 g/L NaCl 溶液作为补液? 血浆的渗透浓度:280~320mmol/L 以血浆的渗透压为标准,规定 高渗 等渗 低渗 <280mmol/L >320mmol/L P.21.表2-5
57

3.红细胞在等渗、高渗和低渗溶液中的形态变化 红细胞逐渐胀大,最后破裂,释 红细胞的形态没有改变,因 红细胞逐渐皱缩,皱缩的红细 放出红细胞内的血红蛋白使溶液 为细胞内外液处于渗透平衡 胞互相聚结成团。这是因为红 染成红色,即溶血。这是因为细 状态。 细胞内的水向外渗透引起。 胞外的水向细胞内渗透引起。
重 点

正常
9g/LNaCl

皱缩
15g/LNaCl



溶血
58

5g/LNaCl

? 渗透原理被用来处理尿毒症. 在人工肾里, 病 人的血液在玻璃软管(用作半透膜)循环, 血液 里的小分子废物向管外渗透, 从而使血液得到 净化.

59

晶体渗透压力与胶体渗透压力(自学)
1. 晶体渗透压与胶体渗透压怎么产生的? 2.二者的生理作用有何不同?

体液渗透压力的测定(自学)
1.测定体液渗透压有什么意义? 2.渗透压力的测定步骤: 了解血液透析的原理(自学)
60

练习 1、相同温度下,下列溶液中渗透 压最大的是 A、0.01mol/L CaCl2 B、0.2mol/L 蔗糖溶液 C、生理盐水 0.154 mol/L (NaCl) D、0.2 mol/L 乳酸钠(C3H5O3Na) √
61

总结 1、难挥发稀溶液的蒸汽压、沸点、凝 固点、渗透压等性质具有依数性。 蒸汽压下降 沸点升高 凝固点下降 渗透压增大 仅与溶质的质点数 有关,与溶质的本 性无关。
62

重点:

渗透压与浓度温度的关系,渗透压力的
计算。 难点: 产生渗透现象的条件及渗透方向。 教材习题P.24:3. 6. 7. 8. 10.
63

2、

非电解质: △P=KbB
△Tb=KbbB

△Tf= KfbB ?=bBRT

强电解质: △P=iKb B

△Tf= iKfbB ?= ibBRT
64

△Tb=iKbbB

3、渗透现象发生的条件
①有半透膜存在 ②有浓度差 4、

低渗

等渗

高渗 320mmol/L
65

280mmol/L

5、红细胞置于低渗或高渗溶液中的变化 低渗溶液---破裂

高渗溶液---皱缩
6、常用医用等渗溶液 50g/L葡萄糖溶液(5%) 9g/LNaCl溶液(0.9%)
66

7、判断渗透方向

H2O多
渗透浓度小 ?小

H2O少
渗透浓度大

?大

67

课堂练习:
1.下列两溶液用半透膜隔开,水能从左 到右渗透的是: A、0.3mol/L葡萄糖 B、0.15mol/L NaCl 0.3mol/L蔗糖 0.3mol/L葡萄糖

C、0.2mol/L HAc
D、0.1mol/L CaCl2

0.2mol/L HCl
0.10mol/LNaCl

2.指明下列情况水渗透的方向?
(1)0.2 mol/L蔗糖液 (2)5%葡萄糖液 (3)0.1 mol/L葡萄糖液 0.2 mol/L KCl 5%蔗糖液 0.1mol/L蔗糖液

3. 半透膜左边是血浆, 右边是5g/L NaCl, 水渗透方向是: √ A 左向右, B 右向左 C 渗透平衡 D 无法确定

稀水溶液Raoult定律推导: nB nB nB ≈ b B MA ≈ ≈ XB= nA+ nB nA mA/MA

△p= po XB ≈ po MAbB ≈KbB
nB nB nB bB = ≈ ≈ ≈CB mA m(kg) V(L)

△p ? KCB

70

第三章 电解质溶液--预习提纲 1、如何用质子理论判断酸、碱、两性物 质、中性物质? 2、如何衡量酸、碱的强度? 3、如何计算酸、碱溶液的pH值? 4、如何计算难溶强电解质的溶解度?
第三节 三 多元酸碱溶液pH值计算 第四节 酸碱电子理论(自学) 第五节 二 沉淀平衡的移动(自学) 三 沉淀溶解平衡实例(自学)

71

H2O 1 101.3

2

P/(kPa)

1.0.5mol/kg葡萄糖 2.1.0mol/kg葡萄糖

T T' T'' b b b

T/K

100℃

72

沸点 凝固点 条件 P(液) = P(外) P(l)=P(s) 原因 纯溶剂: 纯溶 P0=P(外)→Tb0 剂:P(l)=P(s)→Tf0 溶液:P<P0 溶液:P<P(l), 要使 P<P(外),若P=P(外) P=p(s),冰将融化,则 则Tb 必↑ Tf 必↓ 本质

溶液的蒸气压下降
ΔTf = Kf bB
73

定量 ΔTb = Kb bB

四、稀电解质溶液的依数性
1、非电解质:

△P=KbB
△Tb=KbbB △P K

△Tf= KfbB ?=bBRT

△Tb ? △Tf = K = K = RT =bB?CB b f
74

△P=iKbB

△Tf= iKfbB

△Tb=iKbbB
△P K

?= ibBRT

△Tb ? △Tf = K = K = RT =ibB?COS b f 电解质解离出的粒子个数

校正因子i

75

例:100ml水中含有2.00g白蛋白,此
溶液在25oC时的渗透压为0.717KPa, 求白蛋白的相对分子量。

m( B ) / M ( B ) ? 解: =bB ? RT m( H 2 O )
M(B)=2.00×8.31×293/0.717×0.1 =6.79×104g/mol
76

练习

已知某KCl溶液的凝固点为0.28℃,此溶液的渗透浓度为 151mmol/L ,与血浆相比为

低渗
解: ∵ ∴ △Tf Kf COS=

溶液(已知水的Kf=1.86) = ? RT =ibB?COS

0.28 x1000 1.86
77


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