当前位置:首页 >> 经济学 >> 第一章 稀溶液的依数性

第一章 稀溶液的依数性


第二节 稀溶液的依数性
(一) 溶液的蒸汽压下降 (二) 溶液的沸点升高 和凝固点降低 (三) 溶液的渗透压力

(一) 溶液的蒸汽压下降 一
一、蒸汽压 二、溶液的蒸汽压下降 ——Raoult定律 定律

一、蒸汽压(vapor pressure)
1.蒸发 蒸发(evaporation) 蒸发
液相 → 气相

2.凝结 凝结(condensation) 凝结 气相


液相
3

3.饱和蒸汽压 简称蒸汽压 (vapor pressure) 饱和蒸汽压(简称蒸汽压 饱和蒸汽压 简称蒸汽压) ) 在一定温度下, 在一定温度下, 当液相蒸发的速率与气相 凝结的速率相等时,液相和气相达到平衡, 凝结的速率相等时,液相和气相达到平衡, 此时, 此时,蒸汽所具有的压力称为该温度下的饱 和蒸汽压,简称蒸汽压。 和蒸汽压,简称蒸汽压。
H2O(l) H2O (g)

符号: 单位:帕斯卡( 符号:P 单位:帕斯卡(Pa 或 kPa )
4

二、溶液的蒸汽压下降——Raoult定律 溶液的蒸汽压下降 定律

纯溶剂

溶液
5

图1-1 -

纯溶剂和溶液蒸发- 纯溶剂和溶液蒸发-凝聚示意图

图1-2 溶液的蒸汽压 实验表明在相同的温度下,水的蒸汽压大 于葡萄糖溶液的蒸汽压。
6

大量的实验证明, 大量的实验证明,含有难挥发性 溶质溶液的蒸汽压总是低于同温度纯 溶剂的蒸汽压。 溶剂的蒸汽压。这种现象称为溶液的 蒸汽压下降(vapor pressure 蒸汽压下降( lowering)。 ) 溶液中难挥发性溶质浓度愈大, 溶液中难挥发性溶质浓度愈大,溶 剂的摩尔分数愈小,蒸汽压下降愈多。 剂的摩尔分数愈小,蒸汽压下降愈多。
7

图 1-3

纯溶剂与溶液蒸汽压曲线
8

1887年法国化学家 年法国化学家Raoult F.M.根据大量实 年法国化学家 根据大量实 验结果,对于难挥发性的非电解质稀溶液, 验结果,对于难挥发性的非电解质稀溶液, 得出如下规律: 得出如下规律:
Raoult定律:一定温度下,难挥发性的非电解 定律:一定温度下, 定律 质稀溶液的蒸汽压下降值△P和溶质的质量摩尔 浓度成正比,而与溶质的本性无关。适用条件: 浓度成正比,而与溶质的本性无关。适用条件: 难挥发非电解质、稀溶液。 一定温度 、难挥发非电解质、稀溶液。
△P =

K bB
9

(二) 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 、 3、电解质稀溶液的依数性行为 、

一、溶液的沸点升高
(一)液体的沸点 液体的沸点(boiling point)是液体的蒸汽压 液体的沸点 是液体的蒸汽压 等于外界压强时的温度。 等于外界压强时的温度。 液体的正常沸点(normal boiling point)是指 液体的正常沸点 是指 外压为101.3KPa时的沸点。 时的沸点。 外压为 时的沸点 注意:液体的沸点必须指明外压。 注意:液体的沸点必须指明外压。没有专门 注明压力条件的沸点通常都是指正常沸点。 注明压力条件的沸点通常都是指正常沸点。 液体的沸点随着外界压力的改变而改变。 液体的沸点随着外界压力的改变而改变。 P外↑沸点 。 沸点↑。 沸点
11

高原上煮鸡蛋,为什么煮不熟? 高原上煮鸡蛋,为什么煮不熟?

12

(二)溶液的沸点升高
实验表明, 实验表明,难挥发非电解质溶液的沸点总 是高于纯溶剂的沸点。这一现象称为溶液的沸 是高于纯溶剂的沸点。这一现象称为溶液的沸 点升高(boiling point elevation) 点升高 溶液的沸点升高值(△ 溶液的沸点升高值 △Tb) =溶液的沸点 b) -纯溶剂的沸点 b0) 溶液的沸点(T 纯溶剂的沸点(T 溶液的沸点 即: △Tb=Tb- Tb0 难挥发性非电解质稀溶液的沸点升高的原 因是溶液的蒸汽压低于纯溶剂的蒸汽压。 因是溶液的蒸汽压低于纯溶剂的蒸汽压。
13

14

因此由Raoult定律,可以得到溶液的沸 定律, 因此由 定律 点上升也只与溶液中所含溶质的颗粒数有关, 点上升也只与溶液中所含溶质的颗粒数有关, 而于溶质的本性无关。 而于溶质的本性无关。 它们之间的定量关系为: 它们之间的定量关系为: △Tb=Tb- Tb0 = Kb·bB 式中, 为溶液的沸点升高, 式中, △Tb为溶液的沸点升高,Tb为溶液 为纯溶剂沸点, 的沸点, 的沸点, Tb0为纯溶剂沸点, Kb为溶剂的沸点 升高常数,它只与溶剂的本性有关。 升高常数,它只与溶剂的本性有关。
15

溶有难挥发的非电解质的稀溶液的沸点升高 与溶液的质量摩尔浓度成正比。溶液浓度越大, 与溶液的质量摩尔浓度成正比。溶液浓度越大, 其蒸汽压下降越多,则沸点升高值越大。 其蒸汽压下降越多,则沸点升高值越大。

溶剂的沸点升高常数K 只与溶剂的本性有关, 溶剂的沸点升高常数 b只与溶剂的本性有关, 其值可通过实验确定。 其值可通过实验确定。

16

二、溶液的凝固点降低
(一) 纯液体的凝固点 凝固点( 是物质的固、 凝固点 freezing point)是物质的固、液两相 是物质的固 蒸汽压相等时的温度。 蒸汽压相等时的温度。 纯水的凝固点( 纯水的凝固点(273K)又称为冰点,即在 )又称为冰点, 此温度水和冰的蒸汽压相等。 此温度水和冰的蒸汽压相等。 (二)溶液的凝固点降低 溶液的凝固点是指刚有溶剂固体析出时的温度。 溶液的凝固点是指刚有溶剂固体析出时的温度。 是指刚有溶剂固体析出时的温度 注意:溶液的凝固 开始析出的是溶剂的固体 注意:溶液的凝固,开始析出的是溶剂的固体 (不含溶质,水为溶剂时析出的是冰 。 不含溶质, 不含溶质 水为溶剂时析出的是冰)。
17

和沸点升高一样, 和沸点升高一样,对于难挥发性的非电解 质溶液, 质溶液,凝固点降低亦正比于溶液的质量摩尔 浓度,而与溶质的本性无关。 浓度,而与溶质的本性无关。 △Tf=Tf0- Tf= Kf·bB 式中△Tf 为溶液的凝固点降低值, Tf0为溶 式中△ 为溶液的凝固点降低值, 剂的凝固点, 为溶液的凝固点, 剂的凝固点, Tf 为溶液的凝固点,Kf 为溶剂的 凝固点降低常数,它只与溶剂本性有关。 凝固点降低常数,它只与溶剂本性有关。 难挥发非电解质稀溶液的凝固点降低与溶 液的质量摩尔浓度成正比。 液的质量摩尔浓度成正比。
18

三、电解质稀溶液的依数性行为
对于电解质溶液, 对于电解质溶液,与非电解质稀溶液一样 具有蒸汽压下降、沸点升高、 具有蒸汽压下降、沸点升高、凝固点降低等性 质。 但是由于电解质在溶液中发生解离,所以 但是由于电解质在溶液中发生解离, 电解质溶液的依数性必须引入校正因子 校正因子i。 值 电解质溶液的依数性必须引入校正因子 。 i值 又称为Van’t Hoff(范特荷夫)系数。 又称为 (范特荷夫)系数。 溶液越稀, 值越大。在极稀溶液中, 溶液越稀, i 值越大。在极稀溶液中,不 同类型电解质的i 值趋近于2, , 等数值。 同类型电解质的 值趋近于 ,3,4…等数值。 等数值
19

如AB型电解质(如KCl、KNO3、CaSO4等 型电解质( 、 值趋近于2。 其i 值趋近于 。 AB2或A2B型电解质(如MgCl2、CaCl2、 型电解质( Na2SO4等),其i 值趋近于 。 ),其 值趋近于3。 所以,对于电解质溶液: 所以,对于电解质溶液: △Tb=i Kb·bB △Tf=i Kf·bB
20

计算0.100mol·kg-1的NaCl溶液的凝固点。 溶液的凝固点。 例 计算 溶液的凝固点 已知水的 水的K 已知水的 f=1.86 K·kg ·mol-1
型电解质, 解 NaCl为AB型电解质,i =2 为 型电解质 ?Tf = 2×0.100 mol·kg-1×1.86 K·kg·mol –1 × =0.372 K Tf(NaCl) = - 0.372 ℃ 。
21

a.可以测定溶质的相对分子量。 可以测定溶质的相对分子量。 可以测定溶质的相对分子量 凝固点降低法具有灵敏度高、实验误差小、 凝固点降低法具有灵敏度高、实验误差小、 重复测定溶液浓度不变等优点。 重复测定溶液浓度不变等优点。 b.利用凝固点降低的性质,用盐和冰的混 利用凝固点降低的性质, 利用凝固点降低的性质 合物作冷却剂。 合物作冷却剂。 例如采用NaCl和冰,温度可以降到–22oC, 和冰,温度可以降到 例如采用 和冰 , 和冰, 用CaCl2·2H2O和冰,温度可以降到 和冰 温度可以降到–55oC。 。
22


某非电解质溶解于100g水中,所得溶液 水中, 将4.5g某非电解质溶解于 某非电解质溶解于 水中 时结冰, 在-0.465 0C时结冰,该非电解质的相对分子质量。 时结冰 该非电解质的相对分子质量。 水的K 解:水的 f=1.86 K·kg ·mol-1,因为 mB ?Tf = Kf bB = Kf mA MB K f ? mB MB = m A ?Tf 式中m 分别为溶剂和溶质的质量, 式中 A 和mB 分别为溶剂和溶质的质量, MB为溶质的摩尔质量 为溶质的摩尔质量(kg ·mol-1)。代入数值得 。
1.86K ? kg ? mol ?1 × 4.5g M= = 0.180kg ? mol ?1 100g × 0.465K = 180g ? mol ?1

23

(三) 溶液的渗透压力
一、渗透现象和渗透压力 二、溶液的渗透压力 与浓度及温度的关系 三、渗透压力在医学上的意义

一、渗透现象和渗透压力 1.扩散现象 扩散现象
扩散(diffuse)是一种双向运动,是溶质分子 是一种双向运动, 扩散 是一种双向运动 和溶剂分子相互运动的结果。 和溶剂分子相互运动的结果。只要两种不同浓度 的溶液相互接触,都会发生扩散现象。 的溶液相互接触,都会发生扩散现象。 半透膜(semipermeable membrane): 只允许 半透膜 : 某些物质透过,而不允许另一些物质透过的薄膜。 某些物质透过, 而不允许另一些物质透过的薄膜。
可作为半透膜的物质: 细胞膜、 肠衣、 萝卜皮、 可作为半透膜的物质 : 细胞膜 、 肠衣 、 萝卜皮 、 人工制备的火棉胶膜、玻璃纸及羊皮纸等。 人工制备的火棉胶膜、玻璃纸及羊皮纸等。

理想的半透膜: 理想的半透膜 : 只允许溶剂分子透过而不 允许溶质分子透过的薄膜。 允许溶质分子透过的薄膜。
25

渗透(osmosis):溶剂(水) 分 :溶剂 水 渗透 子通过半透膜, 子通过半透膜,由纯溶剂进入溶 或从稀溶液向浓溶液)的自发 液(或从稀溶液向浓溶液 的自发 或从稀溶液向浓溶液 过程称为渗透。 过程称为渗透。 渗透的目标:缩小溶液的浓度差。 a.渗透装置 渗透的目标:缩小溶液的浓度差。 a.渗透装置 产生渗透现象必须具备的条件: 产生渗透现象必须具备的条件: (1)半透膜的存在 半透膜的存在 (2)膜的两侧液体存在浓度差。 膜的两侧液体存在浓度差。 膜的两侧液体存在浓度差

26

欲使膜两侧液面的高度相等并 保持不变, 保持不变,必须在溶液液面上加 一压力才能实现(如右图) 一压力才能实现(如右图)。 这时, 这时,溶液液面上所施加的 压力就称为该溶液的渗透压力 。 压力就称为该溶液的 渗透压力。 渗透压力 (osmotic pressure) 符号用Π表示, 符号用 表示, 表示 单位为Pa或 单位为 或kPa

Π

b.渗透压力 b.渗透压力

渗透压力是溶液的又一种依数性。 渗透压力是溶液的又一种依数性。
27

(1)如果被半透膜隔开的是两种不同浓 如果被半透膜隔开的是两种不同浓 度的溶液, 为阻止渗透现象发生, 度的溶液 , 为阻止渗透现象发生 , 应在较 浓溶液上施加一压力, 浓溶液上施加一压力 , 这一压力应是两溶 液的渗透压力之差。 液的渗透压力之差。 (2)渗透方向 溶剂分子总是从 浓度小 渗透方向:溶剂分子总是从 渗透方向 溶剂分子总是从浓度小 的溶液(或纯溶剂 通过半透膜向 浓度大的 的溶液 或纯溶剂)通过半透膜向 浓度大 的 或纯溶剂 通过半透膜向浓度大 溶液渗透。结果使浓度差减小(浓度趋于平 溶液渗透。结果使浓度差减小 浓度趋于平 均化)。 均化 。
28

反向渗透: 反向渗透:在溶液一侧若是施加的外压大 于渗透压力, 于渗透压力,则溶液中会有更多的溶剂分子通 过半透膜进入溶剂一侧, 过半透膜进入溶剂一侧,这种使渗透作用逆向 进行的过程称为反向渗透 反向渗透。 进行的过程称为反向渗透。 Π P

渗 透

渗透压力

反向渗透
29

依此可实现溶液的浓缩、海水的淡化和污水处理。 依此可实现溶液的浓缩、海水的淡化和污水处理。

二、溶液的渗透压力 与浓度及温度的关系
实验证明: 实验证明 一定时Π∝ 一定时Π∝ 当T 一定时 ∝ c ,当c 一定时 ∝ T 1886年荷兰物理化学家 年荷兰物理化学家Van’t Hoff通过实验 年荷兰物理化学家 通过实验 得出稀溶液的渗透压力与溶液的浓度、 得出稀溶液的渗透压力与溶液的浓度、绝对温 度的关系: 度的关系:

Π = cB RT
式中:Π为溶液的渗透压力 为溶液的体积 式中 为溶液的渗透压力,V为溶液的体积 为溶液的渗透压力 为溶液的体积, T为绝对温度 B为溶液的物质的量浓度 为气 为绝对温度,c 为绝对温度 为溶液的物质的量浓度,R为气 体常数。 体常数。
30

Van’t Hoff公式的意义: 公式的意义 公式的意义: 在一定温度下, 在一定温度下,溶液的渗透压力与溶液的 浓度成正比。也就是说, 浓度成正比。也就是说,渗透压力与单位体积 溶液中溶质质点的数目成正比, 溶液中溶质质点的数目成正比,而与溶质的本 性无关。 性无关。 对于非电解质稀溶液, 对于非电解质稀溶液,其物质的量浓度近似 地与质量摩尔浓度相等, 地与质量摩尔浓度相等,即 cB ≈ bB

Π = bBRT
31

若溶液是电解质 溶液 若溶液是 电解质溶液 , 则由于电解质在溶 电解质 溶液, 液中发生解离, 液中发生解离 ,单位体积溶液内所含的溶质颗 粒数目要比相同浓度非电解质溶液多, 粒数目要比相同浓度非电解质溶液多,故渗透 压力也要大, 压力也要大, 因此在计算渗透压力的公式中应 引进一个校正因子 引进一个校正因子i ,即:

Π = i bBRT (2.12) ) i是电解质的一个“分子”在溶液中能产生 是电解质的一个“分子” 的颗粒数。 如在极稀溶液 极稀溶液中 的颗粒数 。 如在 极稀溶液 中 , NaCl的 i = 2, 的 , CaCl2的i =3。 。
32

利用稀溶液的依数性可以测定溶质的相 对分子质量: 对分子质量: 测定大分子物质的相对分子质量一般用测 渗透压力的方法; 渗透压力的方法; 而测定小分子物质的相对分子质量一般用 凝固点降低法。 凝固点降低法。

33

三、渗透压力在医学上的意义
(一)渗透作用与生理现象 1.渗透浓度 渗透浓度(osmolarity): 渗透浓度 ) 渗透活性物质: 渗透活性物质:溶液中产生渗透效应的溶质 粒子(分子 离子)统称为渗透活性物质 分子,离子 统称为渗透活性物质。 粒子 分子 离子 统称为渗透活性物质。 根据Van’t Hoff定律 , 在一定温度下 , 对 定律, 根据 定律 在一定温度下, 于任一稀溶液, 与 成正比 成正比。 于任一稀溶液,Π与c成正比。 因此可以用渗透活性物质的量浓度来衡量溶 液的渗透压大小。 液的渗透压大小。
34

渗透浓度(osmolarity): ) 渗透浓度 所谓渗透浓度就是渗透活性物质的物质 的量除以溶液的体积。 的量除以溶液的体积。 符号: 符号:cos 单位: 单位:mol· L-1或mmol· L-1

35

例 计算医院补液用的50.0g·L-1葡萄糖溶液和 计算医院补液用的 溶液(生理盐水 的渗透浓度(以 9.00g ·L-1 NaCI溶液 生理盐水 的渗透浓度 以 溶液 生理盐水)的渗透浓度 mmol·L-1表示 。 表示)。 解: 葡萄糖 6H12O6)的摩尔质量为 葡萄糖(C 的摩尔质量为180g·mol-1 , 的摩尔质量为 50g·L-1 C6H12O6溶液的渗透浓度为 50.0g ? L?1 1000m ol m cos = m × = 278(m ol ? L?1) ?1 180g ? m ol 1m ol NaCl的摩尔质量为 的摩尔质量为58.5g·mol-1,NaCl溶液中渗 的摩尔质量为 溶液中渗 透活性物质为Na 因此NaCl的渗透浓度为 透活性物质为 +和Cl-,因此 的渗透浓度为

9.00g ? L 1000m ol m cos = m × × 2 = 308(m ol ? L?1) ?1 58.5g ? m ol 1m ol
36

?1

2.等渗、高渗和低渗溶液 等渗、 等渗 等渗溶液:渗透压相等的两种溶液。 等渗溶液:渗透压相等的两种溶液。 高渗溶液:渗透压不等的两种溶液, 高渗溶液:渗透压不等的两种溶液,则渗透 压力高的称为高渗溶液。 压力高的称为高渗溶液。 低渗溶液:渗透压低的称为低渗溶液。 低渗溶液:渗透压低的称为低渗溶液。 医学上以血浆渗透压作为标准规定在280~ 血浆渗透压作为标准规定在 医学上以血浆渗透压作为标准规定在 320mmol·L-1 的溶液为 等渗溶液 。 高于此范围 的溶液为等渗溶液 等渗溶液。 者为高渗溶液 反之,为低渗溶液。 高渗溶液。 者为高渗溶液。反之 为低渗溶液。 的葡萄糖溶液、 如:50.0g·L-1的葡萄糖溶液、生理盐水 (9.0g·L-1)、 12.5g·L-1 的 NaHCO3 溶液是等渗溶 、 液。
37

红细胞的形态没有什么改变,因为 红细胞逐渐皱缩,皱缩的红 使红细胞破裂。这是因为红 及细胞的变形和破坏。 细胞互相聚结成团。这是因 及细胞的变形和破坏 。 例如人红细胞的形态与其所 生理盐水与红细胞内液的渗透压力 细胞内液的渗透压力高于稀 相等,细胞内外液处于渗透平衡状 处的介质渗透压力有关, 为红细胞内液的渗透压力低 处的介质渗透压力有关,这可以从红细胞在不同浓度 NaCl溶液,红细胞外的水向 态。 于浓NaCl溶液,红细胞内的 细胞内渗透引起。 NaCl溶液中的形态加以说明 溶液中的形态加以说明。 的NaCl溶液中的形态加以说明。 水向外渗透引起。

在临床治疗中,当为病人大剂量补液时, 在临床治疗中 , 当为病人大剂量补液时 ,要特别 注意补液的浓度, 注意补液的浓度,否则可能导致机体内水分调节失常 红细胞逐渐膨胀,严重时可

等渗溶液

低渗溶液

高渗溶液 38

小结
稀溶液的依数性(通性) 稀溶液的依数性(通性)
溶液的蒸气压下降 溶液的沸点升高 溶液的凝固点降低 溶液的渗透压
39

【练习】下列各对溶液渗透压相等的是( D )。 练习】下列各对溶液渗透压相等的是( ? A.0.1 mol/L葡萄糖和 葡萄糖和0.1 mol/L NaCl . 葡萄糖和 ? B.0.1 mol/L NaCl 和0.1 mol/L CaCl2 . ? C.0.1 mol/L CaCl2 和0.1 mol/L Na3PO4 . ? D.0.1 mol/L Na2SO4和0.1 mol/L CaCl2 . 和

40


赞助商链接
更多相关文档:
更多相关标签:
网站地图

文档资料共享网 nexoncn.com copyright ©right 2010-2020。
文档资料共享网内容来自网络,如有侵犯请联系客服。email:zhit325@126.com