当前位置:首页 >> 教育学 >> 第1章 稀溶液的依数性

第1章 稀溶液的依数性


基础 化学
南华大学
1

南华大学

2

《基础化学》教学软件
供临床医学、预防医学、基础医学、 医学影像学、口腔医学、麻醉医学、 护理学、医学检验等本科专业用

软件主编 廖力夫

南华大学

3

第 一 章 稀溶液的依数性
南华大学
4

第一章 稀溶液的依数性
第一节、 溶液的蒸气压下降 第二节、 溶液的沸点升高与 凝固点降低 第三节、 溶液的渗透压力
南华大学
5

溶液的性质

第二类 (亦称溶液的 依数性) 与溶质本性无关、只与溶液中 与溶质本性 有关的性质 单位体积内溶质粒子数有关的性质 第一类 溶液的颜色 、 导电性、溶解 度等 1. 溶液的蒸气压下降 2. 溶液的沸点升高 3. 溶液的凝固点降低 4. 溶液的滲透压力
南华大学
6

第一节 溶液的蒸气压下降

气态

熔化 液态 凝固

固态

南华大学

7

蒸气压

符号 p

(亦即饱和蒸气压) 单位 Pa,kPa

. . . . . . · . . . . . . . . . . . . ..

蒸发速度 冷凝速度 蒸气饱和

=

一定温度T 下 与液相处于平衡时的蒸气所具有的压力称 为该温度下的饱和蒸气压,简称蒸气压。
南华大学
8

纯水和冰的饱和蒸气压
温 度 水 冰 150℃ 476.0KPa 100℃ 101.3 10℃ 1.23 2.33 0.610 20℃ 0℃ -10℃ -20℃

水的沸点

冰点

0.610 0.26
0.10
南华大学
9

纯水、冰的蒸气压与温度的关系示意图
p/(k Pa) 101.3 冰的蒸气压 水的蒸气压

A
O
冰点 T (/K) Tf0 Tf0=273.15K) 水的凝固点 Tb0 Tb0=373.15K 水的沸点 10
南华大学

B

溶液的蒸气压: p

纯水的蒸气压: p0 ①
② ③

难挥发溶质的溶液
0 p 溶液的蒸气压<水的蒸气压:p<

溶液的蒸气压下降值:⊿p=p0 - p
南华大学
11

纯溶剂气—液平衡

溶液气—液平衡

水和溶液的蒸气平衡
南华大学
12

纯水和溶液的蒸气压与温度的关系示意图

P/(k Pa)

纯水的蒸气压 A A, O

O,

溶液的蒸气压

T/K
南华大学
13

拉乌尔定律(Law of Rault)

⊿p = K · bB
在一定温度下,难挥发非电解质的
稀溶液的蒸气压下降(⊿P)与溶质的

质量摩尔浓度成正比,而与溶质
的种类和本性无关
南华大学
14

应用公式

⊿p = K · bB

时应注意

(1) 式中有关物质的质量摩尔浓度必须以 在溶液中实际存在的微粒为基本单元进 行计算。 (2) 必须是稀溶液。溶液越稀,公式越 准确。 (3) 溶质必须是难挥发的非电解质。
南华大学
15

第二节、 溶液的沸点升高与 凝固点降低
一. 溶液的沸点升高 液体的沸点:液体的蒸气压等于外压 时的温度 大气压

蒸气压

正常沸点: 当外压为 1大气压 时的沸点

... . . . . . . .. . . . . . . .· . .. .
南华大学
16

P/(k Pa) 纯水的蒸气压 溶液的蒸气压 A’ A 101.3
溶液的沸点

纯水的沸点Tb
溶液的沸点升高

0=373.15K

Tb0 Tb

T/K

0 ⊿Tb=Tb-Tb
南华大学
17

稀溶液沸点升高公式

⊿Tb=Kb· bB
Kb 溶剂的质量摩尔沸点升高常数 单位 K· kg· mol-1 Kb只与溶剂的本性有关 (1) 式中有关物质的质量摩尔浓度必须以在 溶液中实际存在的微粒为基本单元进行计算。 (2) 必须是稀溶液。溶液越稀,公式越准确。

(3) 溶质必须是难挥发的非电解质。
南华大学
18

几种溶剂的沸点及质量摩尔沸点升高常数(Kb)
溶剂 乙酸 苯 四氯化碳 乙醚 乙醇 水 Tb/℃ 118.18 0.2 76.7 34.7 78.4 100.0 Kb/(K· kg· mol-1) 3.07 2.53 5.03 2.02 1.22 0.512
南华大学
19

二. 溶液的凝固点降低 凝固点: 固体的蒸气压 与 液体的蒸气压 相等时的温度




南华大学
20

P/(k Pa)

101.3
B O’

纯水的蒸气压 溶液的蒸气压 A A’ O

纯水的凝固点

冰的蒸气压
溶液的凝固点

Tf Tf0

Tf﹤Tf0

T/K

凝固点下降 ⊿Tf=Tf0-Tf
南华大学
21

稀溶液凝固点降低公式

⊿Tf=Kf· bB
Kf 溶剂的质量摩尔凝固点降低常数 单位 K· kg· mol-1 Kf只与溶剂的本性有关 (1) 式中有关物质的质量摩尔浓度必须以在 溶液中实际存在的微粒为基本单元进行计算。 (2) 必须是稀溶液。溶液越稀,公式越准确。

(3) 溶质必须是难挥发的非电解质。
南华大学
22

几种溶剂的凝固点及 质量摩尔凝固点降低常数(Kf)
溶剂 乙酸 苯 四氯化碳 乙醚 萘 水 Tf/℃ 17 5.5 -22.9 -116.2 80.5 0.0 Kf /(K· kg· mol-1) 3.9 5.12 32 1.8 6.8 1.86
南华大学
23

沸点上升公式

⊿Tb=Kb· bB ⊿Tb=Tb-Tb0

外压一定时,纯水的Tb0是不变的 在一大气压下,纯水在沸腾过程 温度恒定为373.15K

溶液的Tb是随着沸腾的进行而变化的
公式中的Tb是指溶液刚开始沸腾时的温度
南华大学
24

凝固点下降公式

纯水的Tf0是不变的

⊿Tf=Kf· bB ⊿Tf=Tf0-Tf

纯水在凝固为冰的过程中 温度恒定为273.15K, 保持不变 溶液的Tf是随着水凝固为冰的过程的进行 而变化的 公式中的Tf是指溶液刚开始凝固时的温度
南华大学
25

稀溶液中 B 的物质的量浓度 与质量摩尔浓度的关系
对于稀溶液,有

m ? mA ? mB ? mA

因此有

nB nB nB cB ? ? ? ? d ? bB ? d V m / d mA
南华大学
26

因此,对于稀溶液,有

cB ? bB ? d
注意各量的单位

cB (mol? L ) ? bB (mol? kg ) ? d (kg? L )
以水为溶剂的稀溶液, d ? 1kg ? L 因此有 式中
?1

?1

?1

?1

cB / c ? bB / b
c
?1 ? 1 mol ? L b ? 1 mol? kg , b 称为标准浓度

?1

c

南华大学

27

⊿Tb=Kb· bB
以水为溶剂的 稀溶液 或

⊿Tf=Kf· bB

cB / c ? bB / b
b bB ? cB ? c b cB ? ⊿Tf=Kf · c
南华大学
28

用cB表达的沸点上升和凝固点下降公式:

b cB ? ⊿Tb=Kb· c

例:10g· L-1蔗糖(C12H22O11)溶液的密度为 1 kg· L-1(蔗糖Mr=342), 计算该溶液的沸点和凝固点。 解

cC12 H 22 O11 ?

?C

12 H 22 O11

M C12 H 22 O11

bC12 H 22 O11

b ?C12 H 22 O11 b ? cC12 H 22 O11 ? ? ? c M C12 H 22 O11 c
10 ?1 ?1 ? mol ? kg ? 0.03mol ? kg 342
南华大学
29

例:10g· L-1蔗糖(C12H22O11)溶液的密度为 1 kg· L-1(蔗糖Mr=342), 计算该溶液的沸点和凝固点。 解

bB = 0.030mol.kg -1 ⊿Tb=Kb· bB Kb=0.512 K· kg· mol-1

根据:

⊿Tb = 0.512 ×0.030K =0.015K
Tb=⊿Tb+Tb0=(0.015+373.15)K=373.165K
南华大学
30

例:10g· L-1蔗糖(C12H22O11)溶液的密度为 1 kg· L-1(蔗糖Mr=342), 计算该溶液的沸点和凝固点。 解

bB = 0.030mol.kg -1 ⊿Tf=Kf· bB Kf=1.86 K· kg· mol-1

根据:

⊿Tf= 1.86×0.030K =0.056K
Tf=Tf0-⊿Tf= (273.15 -0.056)K=272.59K
南华大学
31

沸点上升和凝固点下降的应用

测溶质的摩尔质量(相对分子质量)
应用凝固点下降公式求摩尔质量 比应用沸点上升公式好

凝固点下降的其他应用
冷却剂 冰雪的熔化
南华大学
32

⊿Tf=Kf· bB bB= nB/mA=
mB/MB mA

= ⊿T /K
f

f

= bB

MB=
注意各量单位

Kf· mB
⊿Tf· mA

mA 、 mB :kg
MB :kg/mol
南华大学
33

⊿Tb=Kb· bB bB= nB/mA=
mB/MB mA

= ⊿T /K
b

b

= bB

MB=
注意各量单位

Kb· mB
⊿Tb· mA

mA 、 mB :kg
MB :kg/mol
南华大学
34

例:将0.20g葡萄糖溶于10.0g水中,测得 此溶液的凝固点为-0.207℃,求 葡萄糖 的相对分子质量(水的Kf=1.86 K· kg· mol-1)
解:

MB=

Kf· mB

⊿Tf· mA kg· mol -1

MB=

1.86×(0.20 × 10-3)

0.207 ×( 10.0 × 10-3) -1 -1 =180g· mol =0.18kg· mol

南华大学

35

第三节 溶液的渗透压力

南华大学

36

为什么

输液瓶中装的液体通常是 9 g/L NaCl溶液 或 50 g/L 葡萄糖溶液

南华大学

37

第三节 溶液的渗透压力
一. 渗透现象和渗透压力
理想半透膜 只允许溶剂分子透过而 溶质分子不能透过的薄膜。 生物细胞膜,动物肠衣、血管壁,人工合成 的羊皮纸、火胶棉等,都具有半透膜性质。 但一般难以达到理想状态。 用半透膜将纯溶剂与溶液隔开, 将产生渗透现象。
南华大学
38

渗透现象

原因: 半透膜两 半透膜 侧相同体积的液 溶 渗透压力: 液 体内的水分子数 为恰好阻止纯 面 目不相等。相同 水通过半透膜 上 体积的纯水内的 向溶液渗透, 升 水分子数目比溶 需要在溶液上 溶 液的多,在相同 液 附加的压力, 半透膜 时间内由纯水通 纯水 称为该溶液的 渗透产生条件: 过半透膜进入溶 渗透压力。 ① 具有半透膜 液的水分子数目 ② 半透膜两边 比由溶液进入纯 液体有浓差 。 水的多。 水分子渗透方向 39
南华大学

渗透压力

符号 П

单位 Pa kPa

在溶液渗透压力的定义中, 半透膜必须是 只允许溶剂分子通过的理想半透膜, 半透 膜的另一边必须是纯溶剂. 当用半透膜将纯水和溶液隔开时 如果在溶液上方附加的压力大于渗透压力 将发生反渗透现象

反渗透的应用
海水的淡化
南华大学
40

海 水 的 淡 化
南华大学
41

当半透膜两边为不同浓度的溶液时

为恰好阻止渗透需在浓溶液上方附加的压力 等于浓溶液渗透压力与稀溶液渗透压力之差

南华大学

42

二. 稀溶液的渗透压力与浓度及温度的关系 Van,t Hoff定律:

ПV = nBRT П = (nB /V) RT П = cBRT
稀溶液的渗透压力与溶液中溶质的浓度和 温度成正比, 而与溶质的种类和本性无关
南华大学
43

П:kPa
单位:

П = cBRT cB: mol · L-1 R = 8.314J· K-1· mo1-l T: K

(1) 式中有关物质的浓度必须以在溶液中实 际存在的微粒为基本单元进行计算。
(2) 必须是稀溶液。溶液越稀,公式越准确。
南华大学
44

П:kPa
单位:

П = cBRT cB: mol · L-1 R = 8.314J· K-1· mo1-l T: K
理想气体状态方程

ПV = nBRT

pV=nRT
南华大学
45

首届诺贝尔化学奖获得者范特霍夫 Van,t Hoff (1852~1911)荷兰

南华大学

46

例:37℃时,0.1mol· L-1蔗糖的渗透压力是 多少? 解:

П=cBRT
=257.7 kPa ≈25 米水柱
南华大学
47

= 0.1 ×8.314 ×(273.15+37) kPa

用bB表示的Van,t Hoff定律:

П =cBRT
c cB(mol· L-1)≈bB(mol· kg-1)? b
稀水溶液:

П = bBRT

c ? b
南华大学
48

渗透压力的应用

求溶质摩尔质量

П = cBRT

mB/MB cB= nB/V= V
MB=



П/RT = cB

mB· RT V· П
南华大学
49

注意单位

例:将1.00g血红素配成100ml溶液,在 20℃时测得溶液的渗透压力为 0.366kPa, 求血红素的相对分子质量. 解:

MB=
=

mB· RT V· П

( 1.00 × 10-3) ×8.314 × 293.15 (100 × 10-3) × 0.366 =66.6 kg/mol =6.66 ×104 g/mol

kg/mol
50

南华大学

应用渗透压力求摩尔质量

优点

灵敏, 特别适用于测大分子摩 尔质量
难获得机械强度高且 只许水分子通过的理想半透膜

不足

测小分子摩尔质量不够准确

南华大学

51

小结:

稀溶液的通性:(稀溶液的依数性)

bB =K· cB (b /c ) 溶液的蒸气压下降 ⊿p =K·
溶液的沸点升高 溶液的凝固点下降

⊿Tb=Kb· bB =Kb· cB (b /c ) ⊿Tf=Kf· bB =Kf· cB (b /c )

П = RTcB=RT bB(c /b )
公式的适用范围:难挥发非电解质的稀溶液
南华大学
52

三、 渗透压力在医学上的意义

⊿p =K· bB ⊿Tf=Kf· bB

⊿Tb=Kb· bB
П = RTcB

以上公式均只适用于 只含一种非电解质的稀溶液 电解质稀溶液的⊿p 、 ⊿Tb 、 ⊿Tf 、 П 与浓度有何关系? 含多种溶质的稀溶液的⊿p 、 ⊿Tb 、 ⊿Tf 、 П与各物质浓度有何关系?
南华大学

53

1. 渗透浓度

渗透活性物质:溶液中实际存在的能产生 渗透效应的溶质微粒称为渗透活性物质。 渗透活性物质可以是分子、离子。但必须 是溶液中实际存在的的微粒。
例 NaCl溶液中的渗透活性物质有Na+和Cl-。 注意不宜直接将NaCl称为渗透活性物质, 因为溶液中实际上是不存在NaCl分子的。
南华大学
54

溶液的渗透浓度
溶液中所有渗透活性物质的总的物质的量与 溶液的体积之比称为该溶液的渗透浓度。 符号 cOS 单位

mol· L-1 mmol· L-1

cOS =(∑nB ) / V
溶液的渗透浓度等于溶液中所有渗透活性 物质的物质的量浓度之和。

cOS =∑ c B

南华大学

55

例:求50.0g· L-1葡萄糖(Mr=180)溶液 的渗透浓度 解

c(葡萄糖)=(50.0/180) mol· L-1
=0.278 mol· L-1

cOS = c(葡萄糖)

= 0.278mol· L-1 ×1000

=278 mmol· L-1
南华大学
56

例:求9.0g· L-1NaCl(Mr=58.5)溶液的 渗透浓度 解

c(NaCl)=(9.0/58.5) mol· L-1 =0.154mol· L-1 c(Na+)= c(NaCl)= 0.154mol· L-1 c(Cl-)= c(NaCl)= 0.154mol· L-1
cOS = c (Na+) + c (Cl-) = 2 × c(NaCl)
= (0.154 + 0.154) mol· L-1 L-1 = 0.308 mol· L-1×1000 = 308 mmol·
南华大学
57

例: 求含0.1 mol· L-1NaCl和0.1 mol· L-1MgCl2的溶液的渗透浓度 解

c (Na+) = 0.1mol· L-1

c (Cl-) =( 0.1+0.2) mol· L-1=0.3mol· L -1 c (Mg2+) = 0.1mol· L-1 cOS = c (Na+) + c (Cl-) + c (Mg2+)
= (0.1+0.3+0.1) mol· L-1

=0.5 mol· L-1 ×1000 =500mmol· L-1
南华大学
58

稀溶液

c cOS =∑ c B =(∑ b B ) ? b
用溶液的渗透浓度表示稀溶液的依数性

c cB = bB ? b

Δp=K ·cOS ΔTf=Kf ·cOS

b ? c b ? c

ΔTb=Kb ·cOS П =RT ·cOS

b ? c

南华大学

59

例:临床上常用的生理盐水 是9.0 g· L-1 的NaCl溶液,求此溶液在37℃时的渗透压 力 解:

cOS = c (Na+) + c (Cl-) = 2 × c(NaCl)
根据:

П = COS · RT

П = COS · RT= 2×( 9.0/58.5 )×8.314×310kPa
=7.9 × 102kPa
南华大学
60

2. 等渗、低渗和高渗溶液 与体液的正常渗透压力(渗透浓度)相比较 等渗溶液: 与体液的正常渗透压力大致相等 低渗溶液: 比体液的正常渗透压力明显低 高渗溶液: 比体液的正常渗透压力明显高 渗 透 浓 度 正常人血浆为:303.7 mmol· L-1 等渗溶液:280~320 mmol· L-1 高渗溶液:大于320 mmol· L-1
低渗溶液:小于280

mmol· L-1

南华大学

61

临床上输液常用的溶液:

9.0g· L-1NaCl溶液(308 mmol· L-1)
50.0g· L-1葡萄糖溶液(278 mmol· L-1) 12.5g· L-1NaHCO3溶液(298 mmol· L-1) 18.7g· L-1乳酸钠溶液(333 mmol· L-1) 都是等渗溶液或接近等渗溶液
南华大学
62

正常红细胞

南华大学

63

红细胞在不同含量的NaCl溶液中的形态图

在较浓盐水 在生理盐水 在较稀盐水 (9.0g.L-1NaCl)中 (5.0g.L-1NaCl)中 (15g.L-1NaCl)中
南华大学
64

红 细 胞 在 不 同 含 量 的 NaCl 溶 液 中

在生理盐水 (9.0g.L-1NaCl)中 在较稀盐水 (5.0g.L-1NaCl)中

在较浓盐水 (15g.L-1NaCl)中
南华大学
65

红细胞在不同含量的NaCl溶液中的形态图

在较浓盐水 在生理盐水 在较稀盐水 (9.0g.L-1NaCl)中 (5.0g.L-1NaCl)中 (15g.L-1NaCl)中

南华大学

66

红细胞在不同含量的NaCl溶液中的形态图

在较浓盐水 在生理盐水 在较稀盐水 (9.0g.L-1NaCl)中 (5.0g.L-1NaCl)中 (15g.L-1NaCl)中

南华大学

67

红细胞在不同含量的NaCl溶液中的形态图

在较浓盐水 在生理盐水 在较稀盐水 (9.0g.L-1NaCl)中 (5.0g.L-1NaCl)中 (15g.L-1NaCl)中

南华大学

68

红细胞在不同含量的NaCl溶液中的形态图

在较浓盐水 在生理盐水 在较稀盐水 (9.0g.L-1NaCl)中 (5.0g.L-1NaCl)中 (15g.L-1NaCl)中

破裂!

皱缩!
南华大学
69

3. 晶体渗透压和胶体渗透压

生物体液的渗透压(769.9kPa)
晶体渗透压(766kPa) (由晶体物质产生) NaCl KCl HCO3HPO42- H2PO4葡萄糖 氨基酸等 (100ml血浆含0.75g) 胶体渗透压(3.85kPa) (由胶体物质产生) 蛋白质 多糖 脂质等大分子 物质 (100ml血浆含7g)
南华大学
70

血管

组织间液

血浆

自由通过 水和晶体小 分子物质 胶体物质
维持血容量
南华大学

对 水 分 子 的 进 出 起 调 节 作 用
71

血液 血细胞

水分子
蛋白质等大分子和 K+、Na+等小分子

南华大学

72


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