第5章稀溶液(新)

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commonpropertiesofthedilutesolution第五章稀溶液的通性2023/4/131 了解稀溶液的蒸氣壓下降、沸點升高、凝固點降低的原因。熟悉稀溶液的蒸氣壓下降、沸點升高、凝固點降低概念及計算。掌握溶液滲透壓力的概念及滲透濃度的計算，熟悉滲透壓力的醫(yī)學應(yīng)用。教學基本要求2023/4/132 1.性質(zhì)取決于溶質(zhì)的本性如：顏色、體積、導(dǎo)電性、粘度等性質(zhì)取決于溶質(zhì)的本性，溶質(zhì)不同,該類性質(zhì)不同。2.性質(zhì)與溶質(zhì)的本性無關(guān)如：溶液蒸氣壓下降、沸點的升高、凝固點的降低及滲透壓等取決于溶質(zhì)的質(zhì)點濃度，而與溶質(zhì)的本性無關(guān)。依數(shù)性：通性。溶液的兩大類性質(zhì):2023/4/133 5-1溶液的蒸氣壓下降5-2溶液的沸點升高5-3溶液凝固點降低5-4溶液的滲透壓2023/4/134 5-1-1液體的蒸氣壓5-1-2溶液的蒸氣壓下降5-1溶液的蒸氣壓下降2023/4/135 5-1-1液體的蒸氣壓1、水蒸氣壓的形成密閉容器：.............開始：v蒸發(fā)>>v凝中間：v蒸發(fā)>v凝結(jié)終了：v蒸發(fā)=v凝結(jié)相：物理化學上物理、化學性質(zhì)完全相同的均勻部分稱為一相。相與相之間有明顯的界面。H2O（l）H2O（g）蒸發(fā)凝結(jié)2023/4/136 2、蒸氣壓的定義：一定溫度下，密閉容器中液體和它的氣相達到平衡狀態(tài)時蒸氣所具有的壓力，稱為該溫度下的飽和蒸氣壓，簡稱蒸氣壓。符號p單位：Pa，kPa.............2023/4/137 3.影響蒸氣壓的因素（1）同種物質(zhì)溫度不同,蒸氣壓不同T(℃)/Kp/kPaT(℃)/Kp/kPa02730.6106202932.33854031012.33368034347.3426100373101.3247150423476.0262H2O在不同溫度下的蒸氣壓2023/4/138 （2）不同的物質(zhì)溫度相同，蒸氣壓不同(0℃時)乙醚65kPa乙醇5.8kPa苯9.9kPa水2.3kPa汞1.6×10-4kPa（3）不同的物質(zhì)，沸點不同乙醚34.6℃101.3kPa乙醇78.5℃101.3kPa水100℃101.3kPa2023/4/139 影響蒸氣壓的因素乙醚乙醇水圖5-1幾種液體蒸氣壓與溫度的關(guān)系2023/4/1310 5-1-2溶液的蒸氣壓下降1、現(xiàn)象及原因純?nèi)軇┤芤弘y揮發(fā)性的溶質(zhì)粒子占據(jù)了一部分溶液液面,導(dǎo)致了在單位時間內(nèi)逸出液面的溶劑分子數(shù)比其為純?nèi)軇r減少.當在一定溫度下達到平衡時，溶液的蒸氣壓(p)必然低于純?nèi)軇┑恼魵鈮?p°).2023/4/1311 2.Raoult定律①第一表達式p=poxApo：純?nèi)軇┱魵鈮簆：溶液中溶液的蒸氣壓xA：溶劑的摩爾分數(shù)，xA＜1，故p＜poRaoult定律：在一定溫度下,稀溶液中溶劑的蒸氣壓與溶劑的摩爾分數(shù)成正比p=poxA2023/4/1312 xA+xB=1xA=1-xBp=po（1-xB）Δp=po-p=po-po（1-xB）=poxBΔp=poxB濃度越大，蒸氣壓下降越多.②第二表達式2023/4/1313 ③第三表達式Raoult定律僅適合于稀溶液在稀溶液中nA>>nBnA+nB≈nA故xB=bB·MA，Δp=pobB·MA令poMA=KΔp=KbB2023/4/1314 結(jié)論：一定溫度下，難揮發(fā)性非電解質(zhì)稀溶液的蒸氣壓下降與溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度成正比，而與溶質(zhì)的本性無關(guān)。p=poxA(第一表達式)Δp=poxB(第二表達式)Δp=KbB(第三表達式)適用范圍：難揮發(fā)性、非電解質(zhì)、稀溶液（xB<0.02）2023/4/1315 5-2溶液的沸點升高5-2-1液體的沸點5-2-2溶液的沸點升高2023/4/1316 5-2溶液的沸點升高5-2-1液體的沸點（boilingpoint）（Tb）1.液體蒸發(fā)的特點TTb°水、冰和溶液的蒸氣壓與溫度的關(guān)系圖2023/4/1318 2.公式∵ΔTb∝ΔpΔp∝bB∴ΔTb∝bB∴ΔTb=KbbBKb—溶劑的質(zhì)量摩爾沸點升高常數(shù)，只與溶劑的性質(zhì)有關(guān)。如：H2OKb=0.512(K·kg·mol-1)C2H5OHKb=1.22(K·kg·mol-1)3.結(jié)論：難揮發(fā)性的非電解質(zhì)稀溶液的沸點升高只與溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度有關(guān)，而與溶質(zhì)的本性無關(guān)。2023/4/1319 例5-1在簡陋的條件下，于赤道附近用乙醚進行手術(shù)是困難的，因氣溫已高于乙醚的沸點。通過加入難揮發(fā)性物質(zhì)可以克服這一困難。如果赤道附近的氣溫為38℃，問難揮發(fā)性非電解質(zhì)的乙醚溶液的質(zhì)量摩爾濃度最低應(yīng)是多少？解乙醚的沸點為34.7℃,質(zhì)量摩爾沸點升高常數(shù)Kb為2.02K·kg·mol-1∵ΔTb=KbbB故難揮發(fā)性非電解質(zhì)的乙醚溶液的質(zhì)量摩爾濃度最低應(yīng)是1.63mol·kg-1。2023/4/1320 5-3溶液的凝固點降低5-3-1液體的凝固點5-3-2溶液的凝固點降低2023/4/1321 5-3溶液的凝固點降低5-3-1液體的凝固點（freezingpoint）（Tf）1.定義：同一物質(zhì)的液相與固相具有相同蒸氣壓，能平衡共存時的溫度。2.特征(1)純液體的凝固點在一定外壓下是恒定的。(2)溶液的凝固點是指剛有溶劑固體析出時的溫度。(3)溶液的凝固過程發(fā)生在一段溫度區(qū)間而非一個溫度點上。其凝固過程為①隨溫度下降至其凝固點，溶劑固體開始析出，直到形成飽和溶液；②隨溫度繼續(xù)降低，飽和溶液全部凝固為固體，形成共晶混合物。2023/4/1322 5-3-2溶液的凝固點降低1.水的凝固點（Tf°）（外壓為101.3kPa）外壓不同，液體凝固點不同。(冰川等)2.溶液的凝固點降低(TfKb，測定ΔTf比ΔTb誤差小;②生物樣品溫度高時易變性，而測定ΔTf是在低溫下進行的，反復(fù)多次也不會變性，故選擇ΔTf。2023/4/1325 例5-2：將0.200g葡萄糖溶于10.0g水中，溶液的凝固點降低為0.207℃，試求葡萄糖的相對分子質(zhì)量。解：水的Kf=1.86(K·kg·mol-1)，mB=0.200g；mA=10.0g，Tf=-0.207℃凝固點降低法常用于測定小分子量2023/4/1326 5-4溶液的滲透壓5-4-1滲透現(xiàn)象5-4-2滲透壓5-4-3溶液的滲透壓與濃度及溫度的關(guān)系5-4-4電解質(zhì)溶液的依數(shù)性5-4-5滲透壓在醫(yī)學上的意義2023/4/1327 5-4溶液的滲透壓5-4-1滲透現(xiàn)象1.定義:在半透膜的存在下，膜兩側(cè)滲透濃度較大的溶液的液面上升的現(xiàn)象稱為滲透現(xiàn)象。2023/4/1328 2.原因膜兩側(cè)單位體積內(nèi)溶劑分子數(shù)不等→v溶劑>v溶液→靜水壓→滲透平衡3.條件(1)半透膜的存在;(2)膜兩側(cè)單位體積內(nèi)溶劑分子數(shù)不等。4.滲透方向純?nèi)軇┤芤合∪芤簼馊芤?023/4/1329 5-4-2滲透壓1.定義：為阻止被半透膜隔開的純?nèi)軇┡c溶液之間滲透現(xiàn)象的發(fā)生而施加于溶液液面上的額外壓力稱為滲透壓。符號π單位kPa或Pa2.注意(1)若半透膜一側(cè)為稀溶液，另一側(cè)為濃溶液:①有無滲透現(xiàn)象發(fā)生?②若有滲透現(xiàn)象發(fā)生，在濃溶液液面上施加的壓力是否是該濃溶液的滲透壓?有;p=π2-π1(2)如果p>π，→反向滲透:海水淡化，污水處理等。2023/4/1330 5-4-3溶液的滲透壓與濃度及溫度的關(guān)系1.公式1886年，van’tHoffπV=nBRTπ=cRTR=8.314J·mol-1·K-1對極稀的溶液c≈bB∴π≈bBRT2.結(jié)論：一定溫度下，難揮發(fā)性非電解質(zhì)稀溶液的滲透壓力與溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度成正比，而與溶質(zhì)的本性無關(guān)。2023/4/1331 3.應(yīng)用πV=nBRT=(mB/MB)RT測定高分子溶質(zhì)的相對分子質(zhì)量2023/4/1332 例5-31L溶液中含5.0g馬血紅蛋白,在298.15K時測得溶液的滲透壓為0.182kPa,求馬血紅蛋白的相對分子質(zhì)量。（R=8.314J·mol-1·K-1）馬血紅蛋白的相對分子質(zhì)量為6.8×104。滲透壓法常用于測定大分子量2023/4/1333 例5-4：測得某蔗糖溶液的凝固點為-0.279℃，求該溶液在37℃時的滲透壓。解：△Tf=[0-(-0.279)]K=0.279K2023/4/1334 例5-5：將1.82g甘露醇溶于100mL水中，在10℃測得此溶液的滲透壓為232kPa，試計算該物質(zhì)的相對分子質(zhì)量。故該物質(zhì)的相對分子質(zhì)量為185。2023/4/1335 5-4-4電解質(zhì)溶液的依數(shù)性計算強電解稀溶液的公式應(yīng)校正為:Δp=iKbBΔTb=iKbbBΔTf=iKfbBπ=icRT≈ibBRT2023/4/1336 5-4-5滲透壓在醫(yī)學上的意義1.滲透濃度（osmolarity）符號cos單位：mol·L-1或mmol·L-1(1)定義：滲透活性物質(zhì)的濃度。(2)滲透活性物質(zhì):溶液中能產(chǎn)生滲透效應(yīng)的溶質(zhì)粒子。(3)滲透濃度與濃度的關(guān)系對非電解質(zhì)：c=1mol·L-1，則cos=1mol·L-1對電解質(zhì)：c=1mol·L-1，則cos=i×1mol·L-1=imol·L-12023/4/1337 2.等滲、低滲和高滲溶液(1)劃分依據(jù)在醫(yī)學上等滲、低滲和高滲溶液是以血漿的滲透濃度為標準劃分的。(cos,血漿=300mmol·L-1)(2)定義等滲溶液:cos=280~320mmol·L-1低滲溶液:cos<280mmol·L-1高滲溶液:cos>320mmol·L-12023/4/1338 體液中各滲透活性物質(zhì)的滲透濃度(mmol·L-1）血漿中濃度組織間液中濃度細胞內(nèi)液中濃度Na+14413710K+54.7141Ca2+2.52.4Mg2+1.51.431Cl-107112.74HCO3-2728.310氨基酸228葡萄糖5.65.6蛋白質(zhì)1.20.24…………303.7302.2302.22023/4/1339 例5-6：計算①w=0.050葡萄糖（Mr=180）溶液；②w=0.0090NaCl溶液的滲透濃度。cos=0.278mol·L-1×1000mmol·mol-1=278mmol·L-1cos=2×0.154×1000mmol·mol-1=308mmol·L-12023/4/1340 3.輸液規(guī)定(1)大劑量補液時，必須使用等滲溶液。否則會造成機體水分失調(diào)及細胞的變形與破壞。①0.9%NaCl紅細胞正常②1.5%NaCl紅細胞縐縮③0.4%NaCl紅細胞破裂(2)臨床上使用高滲溶液時，劑量不能太大，注射速度不能太快。2023/4/1341 成分晶體滲透壓膠體滲透壓小分子（NaCl、KCl、葡萄糖，HCO3-）大分子的膠體物質(zhì)（蛋白質(zhì)、核酸等）血漿中含量質(zhì)點數(shù)滲透壓生理功能7.5g·L-1多高（占99.5﹪，約766kPa）調(diào)節(jié)細胞內(nèi)外水分的分布。70g·L-1少低(占0.5﹪約3.85kPa)調(diào)節(jié)血管內(nèi)外的水分的分布。4.晶體滲透壓和膠體滲透壓2023/4/1342 例5-7一種精制蛋白質(zhì)，其相對分子質(zhì)量約為5×104。（1）已知298.15K時水的密度為997g·L-1時，試估計溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)為0.02的該物質(zhì)水溶液的沸點升高、凝固點降低和298.15K時的滲透壓。（2）欲準確測定該物質(zhì)的相對分子質(zhì)量，選用測定哪種依數(shù)性可得到較好的結(jié)果？（3）若選用滲透壓法測定該物質(zhì)的相對分子質(zhì)量，在298.15K時測的質(zhì)量分數(shù)為0.02的該物質(zhì)溶液的滲透壓，力為1033.5Pa，計算該物質(zhì)的相對分子質(zhì)量。2023/4/1343 解(1)1L該溶質(zhì)的質(zhì)量約為mB=997g·L-1×1L×0.02/0.98=20g該溶液的質(zhì)量摩爾濃度約為bB≈20g÷(5×104g·mol-1)÷0.997kg=4×10-4mol·kg-1故溶液的沸點升高約為ΔTb≈KbbB=0.512K·kg·mol-1×4×10-4mol·kg-1=2.0×10-4K2023/4/1344 溶液的凝固點降低約為ΔTf=KfbB≈1.86K·kg·mol-1×4×10-4mol·kg-1=7.4×10-4K(不易測定)溶液的滲透壓約為Π≈bBRT=0.4mmol·L-1×8.314J·mol-1·K-1×298.15K=992Pa=101.2mmH2O(容易測定)(2)故選用測定滲透壓可得到較好的結(jié)果。2023/4/1345 （3）該物質(zhì)的摩爾質(zhì)量為精制蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量是48.8×104。2023/4/1346 小結(jié)一、液體的蒸氣壓影響蒸氣壓的因素：物質(zhì)種類、溫度、二、溶液的蒸氣壓下降：Raoult定律p=poxA(第一表達式)Δp=poxB(第二表達式)Δp=KbB(第三表達式)適用范圍：難揮發(fā)性、非電解質(zhì)、稀溶液（xB<0.02）三、溶液的沸點升高：ΔTb=Kb?bB四、溶液的凝固點降低：ΔTf=KfbB難揮發(fā)性的非電解質(zhì)稀溶液的沸點升高值和凝固點降低值只與溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度有關(guān)，而與溶質(zhì)的本性無關(guān)。五、溶液的滲透壓1.滲透條件：(1)半透膜的存在;(2)膜兩側(cè)單位體積內(nèi)溶劑分子數(shù)不等2.滲透方向：純?nèi)軇芤海幌∪芤骸鷿馊芤?.滲透壓：πV=nBRT=(mB/MB)RT2023/4/1347 4.滲透壓在醫(yī)學上的意義滲透濃度:滲透活性物質(zhì)的濃度對非電解質(zhì)：c=1mol·L-1，則cos=1mol·L-1對電解質(zhì)：c=1mol·L-1，則cos=i×1mol·L-1=imol·L-1等滲溶液:cos=280~320mmol·L-1紅細胞正常低滲溶液:cos<280mmol·L-1紅細胞縐縮高滲溶液:cos>320mmol·L-1紅細胞破裂凝固點法常用于測定小分子的分子量;滲透壓法常用于測定大分子的分子量2023/4/1348 作業(yè)4，7，102023/4/1349