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第二章+稀溶液的依数性


第二章 稀溶液的依数性

教学基本要求
? 了解稀溶液的蒸气压下降、沸点升高、 凝固点降低的原因。 ? 熟悉稀溶液的蒸气压下降、沸点升高、 凝固点降低概念及计算。 ? 掌握溶液渗透压力的概念及渗透浓度

的计算,熟悉渗透压力的医学应用。

稀溶液的依数性:

难挥发非电解质稀溶液的某些性质与溶液中的
溶质的浓度有关,而与溶质的本性无关。 (1)溶液的蒸气压下降

(2)溶液的沸点升高
(3)溶液的凝固点下降

(4)渗透压 稀溶液(≤0.2mol· -1) Kg

(一)纯溶剂的蒸气压
蒸发 凝聚(液化)
气相

H2O( l ) ? H2O( g )

液相

第一节 溶液的蒸汽压下降
一.液体的蒸汽压
蒸发

H2O (l)

H2O (g)

凝结 当蒸发与凝结速率相等, 气相和液相达到动 态平衡 ,蒸汽的含量和压力保持一定。 – – 定义:在一定温度下与液相处于平衡时蒸汽 所具有的压力 p( 简称蒸汽压)。 单位:Pa, kPa

第一节 溶液的蒸汽压下降
一. 液体的蒸汽压 ① p与液体的本性有关




温度升高,p增大
固体物质的蒸汽压 一般很小



易挥发性物质的 p大, 难挥发性物质的 p 小。

第一节 溶液的蒸汽压下降
? 不同温度下水的蒸汽压
T/K 273 278 283 293 303 313 323 p / kPa 0.610 6 0.871 9 1.227 9 2.338 5 4.242 3 7.375 4 12.333 6 T/K 333 343 353 363 373 423 p / kPa 19.918 3 35.157 4 47.342 6 70.100 1 101.324 7 476.026 2

第一节 溶液的蒸汽压下降
二.溶液的蒸汽压下降 —— Raoult定律

稀溶液的蒸气压下降原因
同一温度下,由于溶质的加入,使溶液中单位体积 溶剂蒸发的分子数目降低,逸出液面的溶剂分子数 目相应减小, 因此在较低的蒸汽压下建立平衡,即

溶液的蒸汽压比溶剂的蒸汽压低.

溶液的蒸气压总是低于纯溶剂的蒸气压 ( p < p0),这就是溶液的蒸气压下降 。

稀溶液的蒸气压下降(本质)

在液体中加入任何一种难挥发的物质时, 液体的蒸汽压便下降,在同一温度下,纯 溶剂蒸汽压与溶液蒸汽压之差,称为溶液 的蒸汽压下降(?p)。

第一节 溶液的蒸汽压下降
1. Raoult定律
在一定温度下, 难挥 发非电解质稀溶液的 蒸汽压等于纯溶剂的 蒸汽压与溶剂物质的 量分数的乘积。 p = po xA Po:纯溶剂的蒸汽压, P:溶液的蒸汽压。

第一节 溶液的蒸汽压下降
2. 溶液的蒸汽压下降 ∵ xA+ xB =1 p= po xA = po(1- xB)= po - po xB ∴ po- p = po xB 令 Δp = po- p 有 Δp = po xB Δp表示溶液的蒸汽压下降。 Δp≥0。

第一节 溶液的蒸汽压下降
? 溶液的蒸汽压下降公式: xB ? 由于 nA>> nB,

nB nB ? nA ? nB nA

1000 g nA ? 若取1000g溶剂,有 MA MA 则 ?p ? p? xB ? p? bB 1000
? 适用:难挥发的非电解质稀溶液。

Δp= K bB

第一节 溶液的蒸汽压下降
例 已知293K时水的饱和蒸汽压为2.338 kPa, 将6.840 g蔗糖(C12H22O11)溶于100.0 g水中,计算 蔗糖溶液的质量摩尔浓度和蒸汽压 。

第一节 溶液的蒸汽压下降

6.840 g 1000g ? kg-1 bB ? ? ? 0.2000 mol? kg-1 100.0g 342.0g ? mol-1

100.0 g/18.02g ? mol-1 xA ? 100.0 g/18.02g ? mol-1 ? 6.840g/ 342.0g ? mol?1 55.49 mol ? ? 0.9964 (55.49 ? 0.02000)mol

p = p0xA = 2.338 kPa×0.9964 = 2.330 kPa

第二节 溶液的沸点升高和凝固点降低
一.溶液的沸点升高 1.
?

液体的沸点
液体的沸点是液体 的蒸汽压等于外界 压强时的温度。
液体的正常沸点 是 指外压为101.3kPa 时的沸点。

?

第二节 溶液的沸点升高和凝固点降低
溶液的沸点升高 溶液的沸点总是高 于纯溶剂的沸点, 这一现象称之为溶 液的沸点升高。 ? 溶液沸点升高是由 溶液的蒸汽压下降 引起。 ΔTb = Tb - Tb0 = Kb bB 2. ?

第二节 溶液的沸点升高和凝固点降低
常见溶剂的T0b和Kb值
溶剂 Tb 0 / ℃ Kb /(K· mol-1) 溶剂 kg· Tb 0 / ℃ Kb /(K· mol-1) kg·


乙酸 苯

100
118 80

0.512
2.93 2.53

四氯化碳
乙醚 萘

76.7
34.7 218

5.03
2.02 5.80

乙醇

78.4

1.22

第二节 溶液的沸点升高和凝固点降低
二. 溶液的凝固点降低 ? 凝固点是指物质的 固、液两相蒸汽压 相等时的温度 。 纯水的凝固点(273 K)又称为冰点, 在此温度水和冰的 蒸汽压相等。

?

第二节 溶液的沸点升高和凝固点降低
二. 溶液的凝固点降低 ? ? 曲线(3)是溶液的理 想冷却曲线 曲线(4)是实验曲线。 溶液的凝固点是指 刚有溶剂固体析出 的温度Tf。

第二节 溶液的沸点升高和凝固点降低
二. 溶液的凝固点降低 ? 溶液的凝固点降低 是由溶液的蒸汽压 下降引起。 ΔTf = Tf0 - Tf = Kf ·B b

第二节 溶液的沸点升高和凝固点降低
常见溶剂的T0b Kb和T0f Kf值
kg· kg· 溶剂 Tb0 / ℃ Kb /(K· mol-1) Tf0 / ℃ Kf /(K· mol-1) 100 0.512 0.0 1.86 水 118 2.93 17.0 3.90 乙酸 80 2.53 5.5 5.10 苯 78.4 1.22 -117.3 1.99 乙醇 76.7 5.03 -22.9 32.0 四氯化碳 34.7 2.02 -116.2 1.8 乙醚 218 5.80 80.0 6.9 萘

第二节 溶液的沸点升高和凝固点降低
?

溶液凝固点降低的应用:测定溶质的相对分子 质量(特别是小分子)。

K f ? mB -1 MB ? kg ? mol mA ΔTf
? 虽然理论上沸点升高和凝固点降低两种方法都 可测量分子量,可是后者不起破坏作用、且Kf 值较大,故常用。

第二节 溶液的沸点升高和凝固点降低
将0.638 g尿素溶于250 g水中,测得此溶液的凝固 点降低值为0.079 K,试求尿素的相对分子质量。 解

1.86 K ? kg ? mol-1 ? 0.638 g M (CON2 H 4 ) ? 250 g ? 0.079 K ? 0.060 kg ? mol-1 ? 60 g ? mol-1

M r ? 60

凝固点下降的应用实例
i. 冬天在汽车水箱中加甘油或乙二醇降低水的凝固点, 防止水箱炸裂;积雪路面洒盐防滑。

ii. 盐和冰的混合物可做冷却剂:冰浴,冷冻食品的 运输。 30gNaCl+100g水:250.6K
42.5gCaCl2+100g水:218K iii. 测定分子的相对分子质量

第二节 溶液的沸点升高和凝固点降低
三.电解质稀溶液的依数性行为
Δp = i K bB

ΔTb = i Kbb B
ΔTf = i Kfb B

?
?

如AB型电解质,i趋近于2。 (如KCl)
AB2或A2B型电解质, i趋近于3。 (如MgCl2)

第二节 溶液的沸点升高和凝固点降低
例 解 计算0.100mol· -1的NaCl溶液的凝固点。 kg NaCl为AB型电解质,i =2 ΔTf(NaCl) = 2×0.100 mol· -1×1.86 K· mol –1 kg kg· =0.372 K Tf(NaCl) = - 0.372 ℃ 。

第三节

溶液的渗透压力

一、渗透现象和渗透压力





在纯水中加入少许蔗糖

扩散现象:在任何纯溶剂与溶液之间或两种浓度的 溶液相互接触时都可发生。

一、渗透现象和渗透压力

多孔性薄膜:水分子可自由通过, 而蔗糖分子不能通过。--半透膜

一、渗透现象和渗透压力
1. 渗透定义 2. 渗透原因 溶剂分子通过半透膜进入到溶液
中的过程, 称为渗透 。

溶剂分子能通过半透膜,而溶 质分子不能 。 3. 产生条件 ①半透膜 ②膜两侧溶液浓度不等。 4. 渗透方向:溶剂分子从纯溶剂→溶液, 或是从稀溶液→浓溶液。
渗透现象会无止境地进行下去吗?

甲-开始渗透,V左>>V右

乙-渗透进行,V左>V右

π
h
丙-渗透平衡,V左=V右

一、渗透现象和渗透压力
5. 渗透压力 ? 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。单位: Pa或kPa。
溶剂的净转移
Π

纯溶剂 半透膜
(a)

溶液

纯溶剂 半透膜
(b)

溶液

纯溶剂 半透膜
(c)

溶液

二、 Π 与浓度及温度的关系
?

关系式: Π = cBRT 其中 cB — 物质的量浓度 (mol· -1) L R — 常数 8.314 J· -1· -1 K mol T — 绝对温度 (273 + t)

?

注意:若半透膜隔开的浓度不等的两个非电解质 溶液,为了防止渗透现象发生,必须在浓溶液液 面上施加一超额压力,此压力是两溶液渗透压力 之差。

渗透压力在医学上的意义
? ? ? ? 渗透浓度 等渗、高渗和低渗溶液 晶体渗透压力和胶体渗透压力(自学) 体液渗透压力的测定(自学)

1、医学中的渗透浓度(cos) 定义:是指溶液中渗透活性物质的质点(分子、
离子)的物质的量除以溶液的体积。 符号:cos 单位: mol· -1或 mmol· -1 L L

渗透浓度实际上反映了溶液的渗透压的大小。

渗透压力在医学上的意义
2. 等渗、高渗和低渗溶液
?

如果两个溶液的浓度相同,则它们的渗透压也相等, 称之为等渗溶液; 若两个溶液的渗透压不相等,则浓度较高的溶液称为 高渗溶液,浓度较低的为低渗溶液。

?

渗透压力在医学上的意义
医学上的等渗、高渗和低渗溶液是以血浆的渗透压力 为标准确定的。正常人血浆的渗透浓度: 303.7mmol· -1 L

临床上规定:
等渗溶液: cos 280 ~ 320 mmol· -1 L 高渗溶液: cos >320 mmol· -1 L 低渗溶液 :cos <280 mmol· -1 L
临床给病人补液时,要特别注意补液的浓度和渗透压,否 则可能造成严重的医疗事故。因为细胞膜实质就是半透膜, 通过红细胞在不同浓度的溶液中的变化说明这一点。

实验1: 将正常红细胞置入0.15mol· -1NaCl溶液 L

红细胞既不胀大,也不缩小, 形态保持正常。

实验2: 将正常红细胞置入0.10mol· -1NaCl溶液 L
水大量进入红细胞,溶液 中的红细胞逐渐胀大,直至 破裂,血红蛋白释放出,使 溶液变红,医学上称为溶血 现象。

实验3: 将正常红细胞置入0.20mol· -1NaCl溶液 L

在1.5%NaCl溶液中,红细胞 中的水分将进入高渗溶液,红 细胞逐渐皱缩,医学上称 胞浆分离。

大量输液时遵循的基本原则
在临床上,病人需要大量输液时,必须使用等渗 溶液,否则将产生严重后果,甚至危及生命。 输入低渗溶液,会使红血球破裂出现溶血现象。 输入高渗溶液时,红血球皱缩易粘合在一起而成 “团块”,这些团块在小血管中,便可能形成“血 栓”。

渗透压的应用:
1. 测定分子的摩尔质量 2. 配制等渗输液
人体静脉输液的营养液,一定要与人体血液 有相等的渗透压。 3. 反渗透

使渗透作用逆向进行的过程。用于从海水中快速
提取淡水和废水治理中除去有毒有害物质。

反渗透:当外加的压力超过了渗透压,则反而
会使溶液中的溶剂向纯溶剂方向流动,而使纯溶剂

的体积增加,这个过程是渗透的逆过程。(海水制
备淡水)

活学活用--海洋盐差发电
1. 原理:利用不同浓度的海水在半 透膜下产生渗透压

2. 海水的平均盐度为3.5% ,每条江河 入海处的海水渗透压可以相当于240米 高的水位落差。
3. 位于亚洲西部的死海,渗透压可以达到 上百个大气压 ,流入死海的约旦河,每 注入死海1立方米河水,理论上的发电功 率就可以达到2.7万千瓦。 4. 以色列洛布,他设计出压力延滞渗透能转换装置,效果满意。 5. 美国俄勒冈大学研制出一种新型的渗透压式盐差能发电系统。 6. 全世界海洋内储藏的盐差能总输出功率可以达到35亿千瓦。

思考题
运动时,口渴为什么要喝水 海水鱼为什么不能生活在淡水里 医院给病人输液为什么要输等渗溶液 一杯糖水和一杯等量的纯水同时放置,纯水 为什么蒸发得快? 5. 冬天,室外水池结冰时,腌菜缸里的水为什 么不结冰? 6. 在下雪的路免上撒盐,为什么为比较容易清 除积雪? 1. 2. 3. 4.

内容提要
1. 溶液的蒸汽压下降 ① 溶液的蒸汽压 ② 溶液的蒸汽压下降 —— Raoult定律 溶液的沸点升高和凝固点降低 ① 溶液的沸点升高 ② 溶液的凝固点降低

2.

内容提要

3.

溶液的渗透压 ① 渗透现象和渗透压 ② 溶液的渗透压力与浓度及温度的关系 ③ 渗透压在医学上的意义


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