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第二章 稀溶液的依数性 稀溶液依数性 p= KbB


第二章 稀溶液的依数性
溶液的性质有两类: 溶液的性质有两类: 1.与溶质的性质、数量均有关。如:溶液 与溶质的性质、数量均有关。 与溶质的性质 的导电性、颜色、pH值等 的导电性、颜色、pH值等 2.与溶质的性质无关、与溶质的数量有关。 与溶质的性质无关、与溶质的数量有关。 与溶质的性质无关 溶液的蒸气压、凝固点、沸点、 如:溶液的蒸气压、凝固点、沸点、渗透 压。 依数性:与溶质的性质无关、 依数性:与溶质的性质无关、与溶质的数 量有关的性质。 量有关的性质。 1

第一节 溶液的蒸气压下降
一、蒸气压(vaper pressure) 蒸气压( H2O(l)====H2O(g) v(蒸发 蒸发)>v(凝结 ?→ 凝结) 蒸发 凝结 v(蒸发 蒸发)<v(凝结 ←? 凝结) 蒸发 凝结 v(蒸发 蒸发)=v(凝结 ==== 凝结) 蒸发 凝结
凝结): 液体的本性有关 v(蒸发 : 1.液体的本性有关 v(凝结 : 1.液体的本性有关 蒸发): 液体的本性有关 凝结 蒸发 2.与温度有关 与温度有关 2.与温度有关 与温度有关 3.与蒸发面积有关 与蒸发面积有关

蒸发: 蒸发:晾衣 凝结: 凝结:黄梅天回潮

2

蒸气压

3

与液相处于平衡时的蒸气所具有的压力(压强) 与液相处于平衡时的蒸气所具有的压力(压强) 称为该温度下的饱和蒸气压,简称蒸气压, 称为该温度下的饱和蒸气压,简称蒸气压,用 p表示,单位为Pa或kPa。P9 表示, 液体的蒸气压p与 液体的蒸气压 与:1.液体的本性有关 液体的本性有关 2.与温度有关 与温度有关

固体也有蒸气压, 固体也有蒸气压,如:冰、樟脑、碘等 樟脑、
4

5

二、溶液的蒸气压下降 (Vaper pressure lowering) )
当溶液中溶解了难挥发性物质后, 当溶液中溶解了难挥发性物质后,溶液 的蒸气压会比纯溶剂低。 的蒸气压会比纯溶剂低。 见P10图2-2 图

6

7

纯溶剂

◆ ◆ 溶液 ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆

原因:溶液表面溶剂接触空气的面积减小, 原因:溶液表面溶剂接触空气的面积减小, 溶剂分子不易逸出, 减小, 溶剂分子不易逸出,v蒸减小,v凝>v蒸,平 衡向凝结的方向移动,达到新的平衡时, 衡向凝结的方向移动,达到新的平衡时, p下降,故蒸气压降低。?p=po-p与浓度有 下降, 下降 故蒸气压降低。 与浓度有 关。

8

1887年法国化学家 年法国化学家Raoult FM通过实验得出: 通过实验得出: 年法国化学家 通过实验得出 p=poxA ∵xA+xB=1 p=po(1-xB)=po-poxB xB=nB/(nA+nB)≈nB/nA ≈ =nBMA/mA=MAbB ?p= poxB=poMAbB=KbB 稀溶液依数性: 稀溶液依数性:?p= KbB 或:?p= KcB
9

注意点: 溶质: 注意点: 1.溶质:难挥发性非电解质 溶质 电解质: 电解质: ?p= iKbB 对于NaCl i=2 对于 对于CaCl 对于CaCl2 i=3 2.稀溶液:bB≤0.1mol?kg-1 稀溶液: 稀溶液 ? K≠ bB=1.0mol ?kg-1时的?p 时的? 3.K只与溶剂有关,与溶质无关 只与溶剂有关, 只与溶剂有关
10

是非题: 是非题: 0.1mol ?L-1葡萄糖水溶液与 葡萄糖水溶液与0.1mol ?L-1蔗糖水 (+) 溶液的蒸气压相同 0.1mol ?L-1葡萄糖水溶液与 葡萄糖水溶液与0.1mol ?L-1NaCl水 水 (-) 溶液的蒸气压相同 P11例2-1 例

11

第二节 溶液的沸点升高和凝固点降低
一、溶液的沸点升高
一、液体的沸点Tb(boiling point) 液体的沸点 ) 定义:液体的蒸气压=外压时的温度 P12 定义:液体的蒸气压 外压时的温度 一般外压在100kpa(标准状态)时,称为 一般外压在 (标准状态) 正常沸点。 正常沸点。 为何在高原地区煮不熟饭? 为何在高原地区煮不熟饭? 减压蒸馏 高压消毒

12

(二)液体的沸点升高 (boiling point elevation)
溶剂中加入难挥发性非电解质后, 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。见图2-3。 蒸气压下降,沸点上升。见图 。且 溶液越浓, 溶液越浓,沸点升高得越多
C’

O

O P

?A’B’O ∽ ?A’C’P ∝ ∴?Tb∝?p∝bB ∴ ?Tb=KbbB
13

Kb的物理意义:lim(?Tb/bB)=Kb 的物理意义: ? bB→0 bB= 1mol?kg-1时,?Tb =Kb (-) ? ) 注意: 1.溶质:难挥发性非电解质 溶质: 注意: 溶质 电解质: 电解质: ?Tb=iKbbB 2.稀溶液:bB≤0.1mol?kg-1 稀溶液: 稀溶液 ? 3.Kb只与溶剂有关,与溶质无关 只与溶剂有关,
14

二、溶液的凝固点降低
(一)纯液体的凝固点Tf (freezing point) 纯液体的凝固点 定义: 定义:固液相平衡共存时的温度 液相蒸气压=固相蒸气压时的温度 即:液相蒸气压 固相蒸气压时的温度

15

(二)溶液的凝固点降低 (freezing point depression)
溶剂中加入难挥发性非 电解质后, 电解质后,溶剂蒸气压 下降,凝固点下降。 下降,凝固点下降。见 图2-3。且溶液越浓, 。且溶液越浓, 凝固点降低得越多。 凝固点降低得越多。 同样: 同样:?ABO” ∽ ?ACP” ∴?Tf∝?p∝bB ∝ ∴ ?Tf=KfbB
16

P
O” P”

Kf的物理意义:lim(?Tf/bB)=Kf 的物理意义: ? bB→0 bB= 1mol?kg-1时,?Tf =Kf (-) ? ) 注意: 1.溶质:难挥发性非电解质 溶质: 注意: 溶质 电解质: 电解质: ?Tf=iKfbB 2.稀溶液:bB≤0.1mol?kg-1 稀溶液: 稀溶液 ? 3.Kf只与溶剂有关,与溶质无关 只与溶剂有关,
17

要求: 水的K 要求:同学们记住 水的 f=1.86K ?kg ? mol-1

应用: 乙二醇或甘油, 应用:汽车水箱防裂 H2O+乙二醇或甘油, 乙二醇或甘油 可使水的冰点降低至-30 可使水的冰点降低至-30o。 冰盐混合物作为冷冻剂。 冰盐混合物作为冷冻剂。

18

沸点上升法和凝固点降低法可用来测定溶 质的分子量, 其公式为: 质的分子量 其公式为:

但常用凝固点法,因为: 但常用凝固点法,因为: 1.Kf>Kb,可减少测量误差。 可减少测量误差。 2.Tf<<Tb,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.测Tb因挥发而引起浓度变化,不能重复测定。 测 因挥发而引起浓度变化,不能重复测定。
19

上述方法用来M不太精确 上述方法用来 不太精确 1.公式近似 公式近似 2.bB≤0.1mol?kg-1,?Tf ≤0.186oC,测量误差大 ? ,

P14 例2-2

20

第三节 溶液的渗透压力
一、渗透现象和渗透压力 (osmotic pressure) ) 扩散: 扩散:
半透膜(细胞壁、肠衣、 毛细血管壁)

渗透: 渗透:
21

产生渗透现象的两个必要条件: 产生渗透现象的两个必要条件: 1.半透膜的存在 半透膜的存在 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ic不同 不同) (即渗透浓度 不同) 渗透方向:溶剂→ 渗透方向:溶剂→溶液 稀溶液→ 稀溶液→浓溶液
22

渗透压力 为维持半透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: 符号:Π 单位:Pa或kPa 单位: 或 P= Π P= Π P< Π 渗透平衡 正向渗透

P> Π 反向渗透 制净水、 制净水、污水治理

23

二、 Π与cB及T的关系 与 的关系
1866年,荷兰化学家van′t Hoff 年 荷兰化学家 ΠV = nRT Π = cBRT cB:mol·L-1 R:8.314kPa · mol -1 ·L ·K-1 : T:K : Π:kPa :
24

注意: 注意:

1.适用于稀溶液 适用于稀溶液 2.对于电解质 对于电解质 Π = icBRT

P10 例2-3

25

渗透压力法测溶质的相对分子量

P10 2-4

26

凝固点降低法测小分子的分子量

渗透压力法测大分子的分子量

27

三、渗透压力在医学上的意义 (一) 电解质溶液的依数性 一 非电解质 ?p= KbB ?Tb=KbbB ?Tf=KfbB Π = RTcB 强(非、弱)电解质 非 ?p= iKbB ?Tb=iKbbB ?Tf=iKfbB Π = iRTcB
28

稀水溶液:bB≈cB 稀水溶液:

补充题一: 水中需加入多少克NaCl 补充题一:在1L水中需加入多少克 水中需加入多少克 才能防止水在-2℃时结冰,加入NaCl后该 才能防止水在 ℃时结冰,加入 后该 溶液在25 时的渗透压力为多少? 溶液在 ℃时的渗透压力为多少? 解:

29

(二)渗透浓度 osmolarity 二 渗透浓度 渗透活性物质的物质的量除以溶液的体积。 渗透活性物质的物质的量除以溶液的体积。 符号:cos 符号: 单位: 单位:mol·L-1或mmol·L-1 计算: 计算: cos=icB 例2-6 例2-7 表2-5
30

(四)等渗、高渗和低渗溶液 四 等渗、 等渗 isotonic 、hypertonic and hypotonic solution 血浆的渗透浓度: 血浆的渗透浓度:303.7mmol·L-1 组织间液的渗透浓度: 组织间液的渗透浓度:302.2mmol·L-1 细胞内液的渗透浓度: 细胞内液的渗透浓度:302.2mmol·L-1

31

临床上规定: 临床上规定: 渗透浓度: 渗透浓度:280 ~ 320 mmol·L-1 等渗溶液

9g·L-1NaCl cos=2×9×103/58.5=306 mmol·L-1 × × 50g·L-1葡萄糖 cos=50×103/180=278 mmol·L-1 × 12.5g·L-1NaHCO3 cos=2×12.5×103/84=298mmol·L-1 × × 渗透浓度: 渗透浓度:< 280 mmol·L-1 渗透浓度: 渗透浓度:> 320 mmol·L-1 低渗溶液 高渗溶液32

红细胞在不同浓度的NaCl溶液中的形态 溶液中的形态 红细胞在不同浓度的 (a)在9g·L-1NaCl溶液中 在 溶液中 形态基本不变

(b)在15g·L-1NaCl溶液中 在 溶液中 皱缩直至栓塞 (c)在3g·L-1NaCl溶液中 在 溶液中 胀大破裂溶血

33

临床应用: 临床应用:

静脉注射:等渗溶液, 静脉注射:等渗溶液,药水应溶入生理盐水 或50g·L-1葡萄糖内 肌肉注射: 肌肉注射:快扎慢推

34

补充题:临床上用 补充题:临床上用CaCl2·2H2O(M=147.0)针 针 其质量浓度为100g·L-1,该针剂的近似 剂,其质量浓度为 凝固点及在37℃时的渗透压力, 凝固点及在 ℃时的渗透压力,该针剂是 等渗、低渗还是高渗溶液。 等渗、低渗还是高渗溶液。细胞在该溶液 中会出现什么情况? 中会出现什么情况? M(CaCl2)=111.0

35

(五)晶体渗透压力和胶体渗透压力 五 晶体渗透压力和胶体渗透压力 晶体渗透压力:小分子物质(晶体物质) 晶体渗透压力:小分子物质(晶体物质)产 生的渗透压力 ρ=7.5 g·L-1 Π=770kPa 半透膜: 半透膜:细胞壁 胶体渗透压力:大分子物质(胶体物质) 胶体渗透压力:大分子物质(胶体物质)产 生的渗透压力 ρ=70 g·L-1 Π=2.9 ~ 4.0kPa 半透膜: 半透膜:毛细血管壁 36

胶体渗透压力作用: 胶体渗透压力作用:
毛 细 组织间液 血 管 壁

血浆

1.从组织间液中吸收 从组织间液中吸收 水份及电解质 2.维持血管静压 维持血管静压

失血过多:补充血浆或右旋糖酐等代血浆 失血过多:
37

晶体渗透压力作用: 晶体渗透压力作用: 细胞从细胞间液吸收 水分
细胞壁

大量失水: 大量失水:补充盐水
细胞内液

38

细胞间液

本章小结
1.依数性: 依数性: 依数性 强(非、弱)电解质 非 ?p= iKbB ?Tb=iKbbB 熟悉) ?Tf=iKfbB(熟悉) Π = iRTcB(掌握) 掌握) 掌握 稀水溶液:bB≈cB<0.1 水溶液:
39

2.依数性测分子量 依数性测分子量 凝固点: 凝固点:小分子 渗透压: 渗透压:高分子 3.渗透浓度 os=icB 渗透浓度c 渗透浓度 等渗、低渗、 等渗、低渗、高渗溶液 细胞在等渗、低渗、 细胞在等渗、低渗、高渗溶液的情况

40

作业: 作业:P21 4, 6, 10, 11, 12 英语补充题: 英语补充题: What would be the freezing point and boiling point of a solution containing 6.5g of ethylene glycol (C2H6O2) commonly used as an automotive anti freezing in 200g water ?

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