《溶液和胶体溶液》PPT课件.ppt

第二章 溶液和胶体溶液,第一节 溶液组成的表示方法 第二节 分散系 第三节 稀溶液的依数性 第四节 胶体溶液,第一节 溶液组成的表示方法,一、 溶液组成的表示方法 二、 溶液的配制、稀释和有关计算 三、 溶液浓度的换算,一、 溶液组成的表示方法,(一) 物质的量浓度 符号： c。物质B的物质的量浓度应写成 cB或c (B)，也可以用B表示。 定义： 物质的量n除以溶液的体积。即： 单位： 物质的量浓度的SI单位为mol/m3； 在化学和医学上常用mol/L和mmol/L。,(一) 物质的量浓度,举例： 例临床上使用的生理盐水（即NaCl注射液）的规格为0.5L中含4.5NaCl。求NaCl注射液的物质的量浓度。 解： 答：生理盐水的物质的量浓度为154 mmol/L。,(二) 质量浓度,符号： 物质B的质量浓度为B或（B）。 定义： 物质B的质量除以溶液的体积。 即： 单位： SI单位为Kg/m3,化学上常用g/L 或mg/L。 注意： 质量浓度与密度(= m/V)的区别。,(三) 质量分数,符号： 物质B的质量分数为B 定义： 物质B的质量除以溶液的质量。 即： 注意： 质量分数的量值可用小数或百分数表示。但是溶质和溶液的质量单位必须相同。 市售的硫酸、盐酸、硝酸、氨水等都用此种方法来表示含量。,(三) 质量分数,举例： 例3 500mL B= 0.36的浓盐酸（= .18kg/L）中含氯化氢多少克？ 解：,答：500mLB=0.36的浓盐酸中含氯化氢212.4克,(四) 体积分数,符号： 物质B的体积分数为B 。 定义： 纯物质B与混合物在相同温度和压强下的体积之比。即： 注意： 体积分数的量值可用小数或百分数表示，但纯物质（溶质）与混合物（溶液）的体积单位必须相同。,(四) 体积分数,举例： 例4问500mL体积分数为0.95的药用酒精中含纯酒精多少毫升？多少克？ (已知纯酒精= 0.789kg/L) 解：,答：500mL体积分数为0.95的药用酒精中含纯酒精475毫升，含纯酒精375克。,(五)比例浓度,使用条件： 对浓度要求不是十分精确时。 常用的表示方法： 溶质比溶液 药典规定常见的比例浓度符号为1x，即溶质是固体为1g或溶质是液体为1mL，加溶剂配成x mL溶液。 溶质比溶剂 一般实验室中用的比例浓度是溶质比溶剂。,(六)质量摩尔浓度,符号： 物质B的质量摩尔浓度为bB 定义： 溶液中物质B的物质的量除以溶剂的质量。即: 单位：mol/kg。,(七)摩尔分数（物质的量分数）,符号： 物质B的摩尔分数为XB 定义： 物质B的物质的量与混合物物质的量的比值。 注意： 若溶液由溶质B和溶剂A两种组分构成，则,二、 溶液的配制、稀释和有关计算,（一）溶液的配制 1.用一定质量的溶液中所含溶质的质量（如质量分数）来表示溶液组成的溶液 配制方法：将定量的溶质和溶剂混和均匀即可。 举例：如何配制100g B = 0.1的NaCl溶液？ 答：将10g干燥的NaCl和90g水混和均匀即得。,（一）溶液的配制,2.用一定体积的溶液中所含溶质的量（如体积分数、质量浓度和物质的量浓度）来表示溶液组成的溶液 注意： 溶质和溶剂混和后的体积往往比溶质和溶剂单独存在的体积之和增大或缩小。 一般步骤 ： 计算、称量、溶解、定量转移、定容、混匀。,（一）溶液的配制,举例：如何配制1mol/LNaOH溶液500ml？ 配制方法： 计算出配制该溶液所需溶质的质量为？克 用称量纸在台秤上称取固体氢氧化钠20g 放于250 ml烧杯中，加适量水溶解 待完全溶解后，转移到500 ml量筒中，再用少量蒸馏水把烧杯荡洗次，荡洗液也倒入量筒中（此过程即为定量转移） 再加入蒸馏水使溶液总体积为500ml 最后搅拌均匀,（二）溶液的稀释,稀释的原则溶液是： 稀释前后溶质的量不变。 稀释的方法： 1. 用一种浓溶液配成稀溶液 设浓溶液浓度为C1 ，体积为V1 ， 配成稀溶液浓度为C2 ，体积为V2 , 则 稀释公式为 ： 必须注意： 溶液的浓度与体积（或质量）单位必须相适应。,（二）溶液的稀释,举例： 怎样用市售B = 0.95的酒精配制成消毒用B = 0.75的酒精500 mL ? 解：设需要B= 0.95酒精V1mL，已知 C1=0.95， C2=0.75，V2=500mL，又 配制方法：取B = 0.95酒精395mL，加蒸馏水稀释至500mL，搅拌均匀即得。,必须注意： 1.用浓硫酸配制稀硫酸时，一定要把浓硫酸慢慢地加入水中，不能把水加入浓硫酸中，量取浓硫酸的量杯应干燥。 2.配制过程中放热效应大的（如硫酸）溶液或固体溶质溶解比较慢的（如硫酸钠）溶液，都应先在烧杯中溶解，不能直接在量杯或量筒中溶解。,（二）溶液的稀释,2.用同一溶质几种不同浓度的溶液配所需浓度的溶液： 常用简捷的经验方法 十字交叉法 或者把浓溶液与稀溶液按与的比例混和就得到所需浓度的溶液。,（二）溶液的稀释,举例：现有B = 0.85和B = 0.05的酒精，怎样配制0.75的酒精500 mL ？ 解：根据十字交叉法： 配制方法：取B = 0.85酒精70 mL与B = 0.05酒精10 mL,混合，得到80 mL B = 0.75 酒精，或者把B = 0.85与 B = 0.05的两种浓度的酒精按70：10（即7：1）的比例混合得到B = 0.75的酒精。,三、溶液浓度的换算,（一）质量分数与物质的量浓度的换算 换算公式： 举例：例9市售浓硫酸含量是B= 0.96 ，密度（）是1.84kg/L，它的物质的量浓度是多少？ 解： 答:B= 0.96的浓硫酸的物质的量浓度是18mol/L.,（一）质量分数与物质的量浓度的换算,举例： 例10 2 mol/L NaOH溶液的为1.08 kg/L ，求B是多少？ 解：NaOH的密度= 1.08kg/L = 1080g/L，,三、溶液浓度的换算,（二）质量浓度与物质的量浓度的换算 换算公式： 举例：例11计算B= 90g/L的稀盐酸溶液的物质的量浓度是多少? 解： 答:B=90g/L的稀盐酸的物质的量浓度是2.47mol/L 例12已知葡萄糖的分子量为180，求0.3mol/L葡萄糖溶液的质量浓度是多少？,第二节 分散系,一、 概念及分类 二、 三类分散系的特点 三、 乳浊液在医学上的应用,一、 概念及分类,（一）概念： 1.分散系： 一种（或几种）物质（分散质）的微粒分布在另一种物质（分散剂）里所形成的体系叫分散系； 2.分散相（分散质）： 被分散的物质。 3.分散介质(分散剂)： 容纳分散质的物质。,一、 概念及分类,（二）分类： 1.分类原则： 分散质颗粒直径（d）的大小 2.类型 1）分子或离子分散系：d 100nm 悬浊液、乳浊液； 3）胶体分散系： d=1100nm溶胶、高分子溶液 胶体溶液即溶胶（hydrosol 固液）,二、 三类分散系的特点,三、乳浊液在医学上的应用,乳浊液在医学上统称乳剂，应用很广。 1.药液制成乳剂后，由于分散相表面积高度增大，而增加了药液与机体的接触面，改善药物对皮肤、粘膜的渗透性和促进药物的吸收。 2.某些有不良气味的药物制成乳剂后，其气味可被掩盖或改善。例如鱼肝油制成乳剂后，既易于吸收又能掩盖鱼肝油的腥昧。 3.药物制成乳剂后，增大了表面积、也增加了与空气中氧气和其它杂质接触的机会，易氧化变质。 乳剂中常加入稳定剂且一般不宜久贮。,第三节 稀溶液的依数性,一、 溶液的蒸气压降低 二、 溶液的沸点升高 三、 溶液的凝固点降低 四、 溶液的渗透压,一、溶液的蒸气压降低,将等体积的水和糖水各一杯放在密闭的钟罩里，如图所示。经过一段时间可以发现，杯（）水的体积减少了，而杯（）糖水的体积却增大了。 Why？ 溶液的蒸气压比纯水低。 *结论：P溶液P溶剂,纯溶剂蒸气压和溶液蒸气压的差称为溶液蒸气压下降。,一、溶液的蒸气压降低P,拉乌尔定律： 在一定温度下，难挥发性非电解质稀溶液的蒸气压下降（P）与溶液的质量摩尔浓度成正比 。 数学公式： P=KbB （K:常数; bB:质量摩尔浓度,单位为mol/kg） 其他表述： 在一定温度下，溶有难挥发的非电解质的稀溶液的蒸气压下降与溶液中溶质的物质的量分数成正比。 数学公式： P=PAXB,二、溶液的沸点升高 (Tb),结论： 溶液的沸点升高与质量摩尔浓度成正比。 数学公式： Tb = KbbB （Tb：溶液的沸点升高值； bB：质量摩尔浓度，单位mol/kg； Kb：常数。）,三、溶液的凝固点降低Tf,溶液的凝固点： 溶液和固态溶剂平衡存在时的温度。 结论： 溶液的凝固点降低与质量摩尔浓度成正比。 数学公式： Tf = KfbB （Tf：溶液的沸点升高值；bB：质量摩尔浓度，单位mol/kg； Kf：常数）,Tf=KfbB =,=,MB=,三、溶液的凝固点降低Tf,：应用：求物质的分子量。,Tf = KfbB = Kf,= 1.86,MB = Kf,三、溶液的凝固点降低Tf,举例： 例 取0.749g谷氨酸溶于50.0g水，测得凝固点为0.188，试求谷氨酸的摩尔质量。 解：,= 148.206 (g/mol) 答：谷氨酸的摩尔质量为148.206 g/mol。,三、溶液的凝固点降低Tf,Tf广泛应用： 、汽车水箱中加甘油防冻； 、NaCl + 冰 T-22.4; CaCl2溶液200g/L+冰 -55。 、鉴别未知样品。,四、 溶液的渗透压,（一）渗透压 1.渗透（osmosis） 溶剂（水）透过半透膜进入溶液的现象。,溶液 半透膜 溶剂,（一）渗透压,2.产生渗透现象的条件 1）半透膜的存在； 2）半透膜两边存在浓度差。 3.渗透压（osmotic pressure） 阻止渗透现象继续发生，而达到动态平衡的压力。,（二）渗透压公式与渗透浓度,或,1.渗透压公式： ：溶液的渗透压; ：溶液的体积; R ：气体常数，值为8.314 J/Kmol； T ：溶液的绝对温度（T = 273 + t），单位是。 nB对于非电解质溶液，表示溶质分子的物质的量； nB 对于电解质溶液为溶质离子的物质的量总数。 CB对于非电解质溶液，表示物质的量浓度； CB 对于电解质溶液为各离子的物质的量浓度总和。,（二）渗透压公式与渗透浓度,2.渗透浓度 （osmotic concentration ）： 定义： 溶液中能产生渗透现象（渗透效应）的各种溶质质点（分子或离子）的总浓度。 符号： Cos 常用单位： mmol/L。,（二）渗透压公式与渗透浓度,3.等渗、低渗和高渗溶液 正常人体血浆渗透压37时一般在719.4820.7kPa （渗透浓度为280320mmol/L）范围内。 临床上， 把渗透压在719.4820.7kPa范围内的溶液称等渗溶液； 低于719.4kPa（cos小于280mmol/L）的溶液称低渗溶液； 高于820.7kPa（ cos 大于320mmol/L）的溶液称高渗溶液。,（二）渗透压公式与渗透浓度,临床上常用的等渗溶液有： 0.154mol/L (9g/L)NaCl溶液(生理盐水)、 0.278mol/L (50g/L)葡萄糖溶液、 0.149mol/L (12.5g/L)溶液、 1/6mol/L (18.7g/L)乳酸钠溶液、 复方氯化钠溶液(含8.29gNaCl、0.3gKCl、0.3g ),（二）渗透压公式与渗透浓度,临床上常用的高渗溶液有： 0.56mol/L(100g/L)和 2.78mol/L (500g/L)葡萄糖溶液、 0.60mol/L(50 g/L)碳酸氢钠溶液、 1.10mol/L(200 g/L)甘露醇溶液、 50g/L葡萄糖氯化钠溶液(生理盐水中含有50g/L葡萄糖),（二）渗透压公式与渗透浓度,a.9g/LNaCl溶液中 b.15g/LNaCl溶液中 c.5g/LNaCl溶液中 红细胞在不同浓度的NaCl溶液中的形态示意图,溶血现象,正常,胞浆分离现象,第三节 稀溶液的依数性,稀溶液依数性小结： 1.稀溶液的通性（P、Tb、Tf、）均与溶液中所含溶质的粒子数有关，而与溶质、溶剂本性无关； 2.难挥发性溶质促使蒸气压下降是稀溶液依数性的根本原因； 3.拉乌尔定律只适用于难挥发性、非电解质、稀溶液。,第四节 胶体溶液,一、 胶体溶液的性质 二、 胶团的结构 三、 胶体溶液的稳定性和聚沉 四、 高分子化合物溶液,一、胶体溶液的性质,（一）丁达尔(Tyndall)效应（光学性质） 如果将一束强光射入胶体溶液，在光束的垂直方向上可以看到一条发亮的光柱，这种现象称为丁达尔效应，又称乳光效应。,（一）丁达尔效应,注意： 由于胶体粒子对光的散射而形成丁达尔效应。 光射到粗分散系能产生反射，使粗分散系浑浊不透明； 射入真溶液时光的散射极弱，几乎全都发生透射作用，使真溶液具有透明性而没有丁达尔效应。 由此可见丁达尔效应可以用来区分三大分散系。,（二）布朗运动（动力学性质）,在超显微镜下观察胶体溶液，可以看到胶体颗粒不断地作无规则的运动，这种运动称布朗运动。 它是由分散剂的分子无规则地从各个方向撞击分散相的颗粒而引起的。,（三）电泳(electrophoresis)现象（电学性质）,在电解质溶液中插入两个电极，接上直流电源就会发生离子的迁移。如果在胶体液中插入两个电极也可以看到同样的现象，即胶体粒子的迁移。 在电场中，分散相的颗粒在分散剂中定向移动称为电泳 。 胶体粒子带正电荷的胶体称正胶体。 胶体粒子带负电荷的胶体称负胶体。,（三）电泳现象（电学性质）,某些胶体粒子所带电荷的情况,（四）吸附作用,概念 气体或溶液里的物质被吸附在固体表面的现象称为吸附。 几点说明： 1.任何固体表面都具有吸附作用。 2.总表面积越大，吸附能力越强。 3.胶体溶液中，胶体颗粒（固体）较小，总的胶体颗粒表面积很大，因此具有强烈的吸附作用。,（五）胶体的扩散和透析,扩散 溶胶的颗粒能从浓度大的区域移向浓度小的区域，最后达到浓度均匀的过程。 透析 淀粉胶体的微粒不能透过半透膜，而氯离子、钠离子等可以通过半透膜。利用这一性质可以把电解质的离子或分子从胶体溶液中分离出来，使胶体溶液净化，这种方法称透析或渗析。,二、胶团的结构,（一）用FeCl3水解生成Fe(OH)3溶胶的胶团结构 1.化学反应 2胶团的形成,氢氧化铁溶胶的胶团结构示意图,二、 胶团的结构,胶核在溶液中吸附离子时，优先吸附： （1）与它组成相似的离子； （2）若有几种离子相似，则优先吸附电荷多的离子； （3）若其他条件相似，则优先吸附浓度大的离子。 即 优先吸附原则： 1.结构相似的离子； 2.电荷较大的离子； 3.浓度较大的离子；,（二）用复分解反应生成硫化砷胶团的结构,1.化学反应 2.胶团的形成胶团的结构 注意：胶粒带的电荷总数与扩散层带的电荷总数相等且电性相反，因此整个胶团显电中性。,硫化砷溶胶的胶团 硝酸银过量时形成的AgI 结构示意图 溶胶胶团结构示意图,（三）胶团结构与制备过程有关,AgNO3+KI=AgI(溶胶)+KNO3 1.AgNO3过量：优先吸附Ag+，带正电荷； AgImnAg+(n-x)NO3-x+xNO3- 2. KI过量：优先吸附I-，带负电荷； AgImnI-(n-x)K+x-xK+,练习：,请写出明矾水解得Al(OH)3溶胶的结构,Al(OH)3mnAl3+(n-x)Cl-k+kCl- k=3n-(n-x)=2n+x,三、 胶体溶液的稳定性和聚沉,（一）胶体的稳定因素 1布朗运动； 胶粒比较小，因此布朗运动产生的动能足够克服地心对它的吸引力，从而使胶体具有一定的稳定性。 2胶粒带同种电荷； 同性电荷的胶粒互相排斥，从而阻止了胶粒在运动时互相接近和聚合成较大的颗粒沉淀下来。 3溶剂化膜（水化膜）的存在。 由于胶核吸附离子，离子水化力很强，使胶粒外面又包围一层水分子，形成水化膜，使胶粒增加一层保护膜，阻止胶粒互相聚合。 胶体稳定的主要因素是胶粒带电和水化膜的存在，其次是布朗运动。,（二）聚沉胶体的方法,1.加入少量电解质，中和胶粒电荷 电解质对胶体的聚沉能力不仅与电解质的浓度有关，更主要的是决定于与胶粒带相反电荷的离子即反离子的电荷数，反离子电荷数越多，聚沉能力越强。 江河入海口三角洲的形成，就是由于河水中泥沙带的负电荷被海水中电解质中和而沉淀堆积而成的。在豆浆中加入少量石膏溶液制成豆腐，也是由于电解质中和了豆浆胶粒电荷的结果。,聚沉能力：对正胶体：K3Fe(CN)6K2SO4KCl 对负胶体：AlCl3CaCl2NaCl,（二）聚沉胶体的方法,2.加入亲水性强的有机溶剂，破坏水化膜 亲水性强的有机溶剂（如乙醇）加入溶胶中能夺取胶粒外面的水化膜，使胶粒稳定性降低。另外，乙醇还能使蛋白质变性，使蛋白质溶解度降低，从而发生沉淀。,（二）聚沉胶体的方法,3.加入带相反电荷的胶体溶液 当带有相反电荷的两种胶体溶液互相混和时，由于胶粒带的电荷相反，互相中和电荷，从而发生聚沉。 两种不同的墨水，由于染料不同或生产工艺不同都有可能带不同的电荷，因此也不能混合使用。 明矾的主要成分是硫酸铝，水解后生成带正电荷的氢氧化铝胶粒，遇到悬混在水中的带负电荷的泥沙等杂质，互相中和电荷发生聚沉，从而达到净化水的目的。,（二）聚沉胶体的方法,4.加热 许多胶体溶液在加热时都能发生聚沉。 这是因为 一方面温度升高，胶核吸附离子的能力降低，使胶粒电荷减少、水化程度降低。 另一方面，升高温度，胶粒运动加快、碰撞机会增多。所以加热可以使胶体聚沉,四、 高分子化合物溶液,（一）高分子化合物的概念 1分子量大且不确定； 2结构复杂； （链状卷曲线形分子，易被吸附对胶体有保护作用） 3二重性； （从分散相的组成看是单个分子“真溶液”，从分散相颗粒大小看属胶体分散系）,（二） 高分子化合物溶液的特点,1.稳定性大 稳定的主要因素是在溶液中溶剂化能力很强，高分子化合物能通过氢键与水形成一层很厚的水化膜。 2.粘度大 3.溶解的可逆性 高分子化合物从溶剂中分离出来以后，再加入原来的溶剂，又能得到原来状态的真溶液。胶体溶液一旦聚沉以后，再加入原来的分散剂不能再形成胶体溶液。,（二） 高分子化合物溶液的特点,4.盐析 概念： 向高分子化合物溶液中加入大量电解质，使高分子化合物从溶液中析出的过程称盐析。 与电解质对胶体溶液聚沉作用的区别： 需要的量不同 作用的机制不同,（二） 高分子化合物溶液的特点,4.盐析 电解质使溶胶聚沉，主要是中和胶粒电荷，电解质溶液中离子很多，中和胶粒电荷能力很强，加入少量电解质就能使溶胶聚沉。 高分子化合物溶液稳定的主要因素是必须加入大量电解质才能把水化膜夺过来，从而完成盐析。 应用： 高分子化合物种类不同，盐析时，所需电解质的浓度也不同。这一点，可用于血浆中蛋白质的分离。在蛋白质溶液中，先加入盐析能力较小的电解质，可以使溶解度小的蛋白质先沉淀析出来；再增大电解质的浓度或改换盐析能力强的电解质，可以使另一种溶解度较大的蛋白质析出来。,(三)高分子化合物对胶体的保护作用,1.概念： 在溶胶中加入高分子化合物溶液后使溶胶稳定性大大增强的现象。 2.原因： 链状、卷曲的线形分子易被胶粒吸附且水化能力强 3.举例： 在加有明胶的硝酸银溶液中滴加氯化钠溶液时生成的氯化银不容易形成沉淀，而形成胶体溶液。这是由于明胶是高分子化合物对氯化银胶体起了保护作用。,（四）凝胶（胶冻）,1.定义： 在一定条件下，许多高分子化合物溶液和某些胶体溶液凝聚而成的相当稠厚的物质。 形成凝胶的过程称为胶凝 。 2.原因：（分散相与分散质交换位置） 3.性质： A.膨润干燥的凝胶能吸收适当的液体而膨胀的过程。 B.离浆有些凝胶能自动分离出部分液体而使凝胶体积缩小的现象。,