《溶液和胶体溶液》PPT课件

第 一 章 溶 液 和 胶 体 溶 液 溶 液 组 成 标 度 的 表 示 方 法 稀 溶 液 的 依 数 性 渗 透 压 在 医 学 上 的 意 义 胶 体 溶 液 溶 液 ： 物 质 以 分 子 、 离 子 、 原 子 等 状 态 分散 在 另 一 种 物 质 中 所 形 成 的 均 匀 而 稳定 的 体 系 。固 体 溶 液 ： 合 金气 体 溶 液 ： 空 气液 体 溶 液 ： 盐 水 、 葡 萄 糖 溶 液 第 一 节 溶 液 组 成 标 度 的 表 示 方 法一 、 物 质 的 量 nB 和 物 质 的 量 浓 度 cB二 、 质 量 摩 尔 浓 度 bB 和 摩 尔 分 数 xB三 、 其 它 表 示 方 法 B , B , % （ 一 ） 物 质 的 量 n 表 示 物 质 数 量 多 少 的 物 理 量 ; 单 位 ： 摩 尔 mol、 毫 摩 尔 mmol、 千 摩 尔kmol; 摩 尔 是 一 系 统 物 质 的 量 ， 该 系 统 中 所 包 含的 基 本 单 元 数 与 0.012 kg 12C的 原 子 数 目 相等 ； (Avogadro 常 数 6.02 1023) 基 本 单 位 一 定 要 注 明 。 物 质 的 量 与 物 质 的 质 量摩 尔 质 量 M： 1摩 尔 物 质 的 质 量 。单 位 ： g/mol 。数 值 上 等 于 其 原 子 量 、 分 子 量 或 离 子 式 量 。物 质 的 量 B Bn M B物 质 的 质 量 m摩 尔 质 量 （ 二 ） 物 质 的 量 浓 度 cB Vnc BB 溶 质 B物 质 的 量溶 液 体 积单 位 ： 摩 尔 每 升 molL-1 毫 摩 尔 每 升 mmolL-1 微 摩 尔 每 升 molL-1100ml正 常 人 血 液 中 葡 萄 糖 含 量 为 70100mg% 二 、 质 量 摩 尔 浓 度 和 摩 尔 分 数（ 一 ） 质 量 摩 尔 浓 度 bB（ 二 ） 摩 尔 分 数 BB Anb m 单 位 ： molkg-1 BA AA nn nx BA BB nn nx 1 BA xx 例 题 :已 知 浓 盐 酸 的 密 度 为 1.19gml-1,其 中 H Cl含 量约 为 37%.求 每 升 浓 盐 酸 中 所 含 有 的 n(H Cl)以 及c(H Cl).若 要 配 制 c(H Cl)=0.2molL-1的 H Cl溶 液 1000 ml,应 量 取 浓 盐 酸 多 少 毫 升 ?解 : 已 知 : BBB Mmn 休 息m(H Cl) = (密 度 ) V (含 量 ) =1.19gml-1 1000ml 37% =440gn(H Cl)= m(H Cl)/M(H Cl)= 440/36.5 =12molc(H Cl)=n(H Cl)/V(H Cl)=12/1 =12molL-1 对 于 溶 液 稀 释 的 计 算 ,依 据 稀 释 前 后 溶 液 所 含 溶 质的 物 质 的 量 不 变 .若 稀 释 前 后 溶 液 浓 度 分 别 为 c1、 c2 ,体 积 分 别 为 V1、 V2 ,所 含 溶 质 的 物 质 的 量 分 别 为 n1、 n2 ,可 得 : 休 息c1 V1 = c2 V2 12V1 =0.2 1000由 此 解 得 : V1 17ml. 例 题 :要 配 制 c(NaOH )=0.2molL-1的 NaOH 溶 液1000 ml,需 称 取 NaOH 多 少 克 ?解 : mB=nBMB nB = c BV m (NaOH )= c(NaOH ) V(NaOH ) M(NaOH ) =0.2 1000 10-3 40 8g. 休 息 三 、 其 他 表 示 方 法质 量 分 数体 积 分 数 B B 的 质 量混 合 物 的 总 质 量 （ g/g）混 合 物 的 体 积的 体 积BB (ml/ml)注 意 :使 用 质 量 分 数 、 体 积 分 数 时 ， 分 子 、 分 母 的 单 位要 一 致 。物 质 的 质 量 分 数 无 量 纲 ,一 般 采 用 数 学 符 号 %表 述其 结 果 。 单 位 体 积 溶 液 中 所 含 物 质 B的 质 量 .质 量 浓 度 一 般 用 B表 示 .质 量 浓 度 : VmBB 注 意 :质 量 浓 度 有 量 纲 .若 物 质 B的 质 量 以 g为 单 位 ,溶 液 的 体 积 以 L为 单 位 ,则 B的 单 位 为 gL-1在 物 质 组 成 测 定 中 ,这 两 种 表 示 方 法 常 用 于 表 示 组分 含 量 . 休 息 例 题 ：密 度 为 1.65g/ml， 质 量 分 数 为 0.73的 硫 酸 ，求 ： m(H2SO4), c(H2SO4), c( H2SO4) ,x (H2SO4),质 量 浓 度12在 装 有 20万 单 位 青 霉 素 结 晶 盐 的 安 瓿 中 注 入 2.0毫 升注 射 用 水 ， 混 匀 后 吸 出 0.1毫 升 置 于 一 瓶 中 ， 再 向 此瓶 中 注 入 注 射 用 水 ， 稀 释 到 2.0毫 升 ， 混 匀 后 又 吸 出0.1毫 升 ， 同 法 再 稀 释 到 5.0毫 升 ， 试 计 算 最 后 溶 液的 浓 度 。 100mL CuSO4溶 液 中 m( CuSO4 )=100 0.1=10gm(H 2O)=100 1.1-10=100g称 取 CuSO4 5H 2O 10g， 加 入 密 度 为 1.1g mL-1 质 量 浓 度 为 100 g L-1 的 CuSO4溶 液 100mL中去 ， 求 所 得 溶 液 的 b(CuSO4).已 知M(CuSO4 5H 2O )=250g mol-1 , M(CuSO4 )=160g mol-1解 ： 10g CuSO4 5H 2O中 m( CuSO4 )=10 160/250=6.4g m(H 2O)=10 90/250=3.6g 134 99.010)1006.3( 160/)104.6()( kgmolCuSOb 第 二 节 稀 溶 液 的 依 数 性一 、 溶 液 的 蒸 气 压 下 降二 、 溶 液 的 沸 点 升 高 与 凝 固 点 降 低三 、 溶 液 的 渗 透 压 力四 、 稀 溶 液 的 依 数 性 1.2.1溶 液 的 蒸 气 压 下 降(一 )蒸 气 压 1.2.1溶 液 的 蒸 气 压 下 降(一 )蒸 气 压动 能 较 高 的 水 分 子 自 水 面 逸 出 ， 扩 散 到 水 面 上 部 的 空 间 ，形 成 气 相 蒸发(evaporation) 气 相 的 水 分 子 接 触 到 水 面 并 被 吸 引 到 液 相 中凝结(condensation) 蒸 发 速 率 与 凝 结 速 率 相 等 ， 气 相 和 液 相 达 到 平 衡 ：将 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(vapor pressure)， 用 符 号 p表 示 ，单 位 是 Pa(帕 )或 kPa(千 帕 )。 H2O(l) H2O(g) 1.2.1溶 液 的 蒸 气 压 下 降(二 )溶 液 的 蒸 气 压 下 降溶 液 的 蒸 气 压 低 于 溶 剂 的 蒸 气 压 溶 液 的蒸 气 压 下 降 （ vapor pressure lowering） 原 因 ： 溶 液 表 面 溶 剂 接 触 空 气 的 面 积 减 小 ，溶 剂 分 子 不 易 逸 出 ， v蒸 减 小 ， v凝 v蒸 ， 平衡 向 凝 结 的 方 向 移 动 ， 达 到 新 的 平 衡 时 ，p下 降 ， 故 蒸 气 压 降 低 。 p=po-p与 浓 度 有关 。 纯 溶 剂 溶 液 Raoult定 律 ： 一 定 温 度 下 ， 稀 溶 液 的 蒸 气 压 等 于 纯 溶 剂 的 蒸 气压 乘 以 溶 剂 的 摩 尔 分 数 。 p = po xA xA= 1- xB p = po- p = po xB 一 定 温 度 下 ， 溶 液 的 蒸 气 压 下 降 p 与 溶 质 的 摩尔 分 数 成 正 比 。 稀 溶 液 ， nA nB ， 因 而 nA + nB nA， 则 得 p = p o xB po MA bB = Kb B 稀 溶 液 的 蒸 气 压 下 降 与 溶 质 的 质 量 摩 尔 浓 度 bB成正 比 ， 而 与 溶 质 的 本 性 无 关 。 B B BB A B A A / An n nx n n n m M Raoult定 律 的 使 用 ：1.2.1溶 液 的 蒸 气 压 下 降 适 用 于 难 挥 发 性 非 电 解 质 电 解 质 ： p= iKbB 对 于 NaCl i=2 对 于 CaCl2 i=3 适 用 于 稀 溶 液 K只 与 溶 剂 有 关 ， 与 溶 质 无 关 1.2.2溶 液 的 沸 点 升 高 与 凝 固 点 降 低(一 )溶 液 的 沸 点 升 高沸点(boiling point)： 液 体 的 蒸 气 压 等 于 外 压 时 的 温 度 。 正常沸点(normal boiling point)： 外 压 为 100kPa时 的 沸 点 。溶 液 的沸点升高(boiling point elevation)： 溶 液 的 沸点 高 于 纯 溶 剂 的 沸 点 。原 因 ： 溶 液 的 蒸 气 压 低 于 纯 溶 剂 的 蒸 气 压 。 b Bb B b BT K pp KbT K Kb K b Kb： 溶 剂 的 质 量 摩 尔 沸 点 升 高 常 数 ， 只 与 溶 剂 的 本 性 有 关 。难 挥 发 性 的 非 电 解 质 稀 溶 液 的 沸 点 升 高 只 与 溶 质 的 质 量 摩 尔浓 度 有 关 ， 而 与 溶 质 的 本 性 无 关 。 1.2.2溶 液 的 沸 点 升 高 与 凝 固 点 降 低(二 )溶 液 的 凝 固 点 降 低凝固点(freezing point)： 物 质 的 固 相 纯 溶 剂 的 蒸 气 压 与 它 的液 相 蒸 气 压 相 等 时 的 温 度 。溶 液 的凝固点降低(freezing point depression)： 难 挥发 性 非 电 解 质 溶 液 的 凝 固 点 总 是 比 纯 溶 剂 凝 固 点 低 。 原 因 ： 溶 液 的 蒸 气 压 低 于 纯 溶 剂 的 蒸 气 压 。 f Bf B f BT K pp KbT K Kb K b Kf： 溶 剂 的 质 量 摩 尔 凝 固 点 降 低 常 数 ， 只 与 溶 剂 的 本 性 有 关 。难 挥 发 性 的 非 电 解 质 稀 溶 液 的 凝 固 点 降 低 只 与 溶 质 的 质 量 摩 尔浓 度 有 关 ， 而 与 溶 质 的 本 性 无 关 。 利 用 溶 液 的 沸 点 升 高 和 凝 固 点 降 低 都 可 以 测 定溶 质 的 相 对 分 子 质 量 ， 但 通 常 都 用 凝 固 点 降 低 法 。原 因 ： Kf Kb Tb Tf1.2.2溶 液 的 沸 点 升 高 与 凝 固 点 降 低 BA BfBff MmmKbKT fA BfB Tm mKM 实 验 测 定 溶 液 的 凝 固 点 降 低 值 即 可 计 算 溶 质 的 摩 尔 质 量 例 题 ： 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 ： 水 的 Kf = 1.86 Kkgmol-1 1-1-142 molg60molkg060.0K079.0g250 g638.0molkgK86.1)HCON( M 所 以 ， 尿 素 的 相 对 分 子 质 量 为 60。 1.2.3溶 液 的 渗 透 压 力（ 一 ） 渗 透 现 象 和 渗 透 压 力扩 散 （ diffusion） :物 质 从 高 浓 度 区 域 向 低 浓 度 区 域 的自 动 迁 移 过 程半透膜(semi-permeable membrane)： 只 允 许 溶 剂 (如 水 )分 子 透 过 而 溶 质 (如 蔗 糖 )分 子 不 能 透 过 的 多 孔 性 薄 膜渗 透 （ osmosis） :溶 剂 分 子 透 过 半 透 膜 从 纯 溶 剂 向 溶液 或 稀 溶 液 向 浓 溶 液 的 净 迁 移 半 透 膜 （ 细 胞 壁 、 肠 衣 、 毛 细 血 管 壁 ）扩 散 ：渗 透 ： 产 生 渗 透 现 象 的 两 个 必 要 条 件 ： 1.半 透 膜 的 存 在2.膜 两 侧 单 位 体 积 内 溶 剂 分 子 数 不 相 等（ 即 渗 透 浓 度 ic不 同 ）渗 透 方 向 ： 溶 剂 溶 液 稀 溶 液 浓 溶 液 为 维 持 半 透 膜 所 隔 开 的 溶 液 与 溶 剂 之 间的 渗 透 平 衡 而 需 要 的 超 额 压 力渗透压力符 号 ： 单 位 ： Pa或 kPa P= P= 渗 透 平 衡P 反 向 渗 透制 净 水 、 污 水 治 理 1.2.3溶 液 的 渗 透 压 力（ 二 ） 溶 液 的 渗 透 压 力 与 浓 度 及 温 度 的 关 系 V = nRT = cBRT cB： molL-1 R： 8.314kPa mol -1 L K-1 ： kPa注 意 ： 1.适 用 于 稀 溶 液 c=b2.对 于 电 解 质 = ic BRT 渗 透 压 力 法 测 溶 质 的 相 对 分 子 量P14 1-8RTMmnRTV BB VRTmM B B 凝 固 点 降 低 法 测 小 分 子 的 分 子 量渗 透 压 力 法 测 大 分 子 的 分 子 量 1.2.4稀 溶 液 的 依 数 性 稀溶液的依数性难挥发性非电解质稀溶液的蒸气压下降、 沸点升高、凝固点降低和渗透压力都与溶质的bB成正比，即与溶质的微粒数成正比，与溶质的本性无关。非 电 解 质p= KbBTb=KbbBTf=KfbB = RTc B稀 水 溶 液 ： bBcB强 (非 、 弱 ） 电 解 质p= iKbBTb=iKbbBTf=iKfbB = iRTcB 例 题 ： 在 1L水 中 需 加 入 多 少 克 NaCl才 能防 止 水 在 -2 时 结 冰 ， 加 入 NaCl后 该 溶 液在 25 时 的 渗 透 压 力 为 多 少 ？解 ： )(5.31 15.5886.122 gm mbiKT Bff kPaiRTc 3107.2 5.585.31298314.82 1.3.1渗透浓度 osmolarity 渗 透 活 性 物 质 的 物 质 的 量 除 以 溶 液 的 体 积 。符 号 ： cos单 位 ： molL-1或 mmolL-1 计 算 ： cos=icB 例 1-10表 1-61.3 渗 透 压 力 在 医 学 上 的 意 义 1.3.2 等渗、低渗和高渗溶液isotonic ,hypotonic solution and hypertonic血 浆 的 渗 透 浓 度 ： 303.7mmolL-1 组 织 间 液 的 渗 透 浓 度 ： 302.2mmolL-1 细 胞 内 液 的 渗 透 浓 度 ： 302.2mmolL-1 临 床 上 规 定 ：渗 透 浓 度 ： 280 320 mmolL-1 等 渗 溶 液渗 透 浓 度 ： 320 mmolL -1 高 渗 溶 液9gL-1NaCl cos=2 9 103/58.5=306 mmolL-1 50gL-1葡 萄 糖 cos=50 103/180=278 mmolL-1 12.5gL-1NaH CO3 cos=2 12.5 103/84=298mmolL-1 红 细 胞 在 不 同 浓 度 的 NaCl溶 液 中 的 形 态 (c)在 3gL-1NaCl溶 液 中胀 大 破 裂 溶 血 (a)在 9gL-1NaCl溶 液 中形 态 基 本 不 变(b)在 15gL-1NaCl溶 液 中皱 缩 直 至 栓 塞 临 床 应 用 ：静 脉 注 射 ： 等 渗 溶 液 ， 药 水 应 溶 入 生 理 盐 水或 50gL-1葡 萄 糖 内肌 肉 注 射 ： 快 扎 慢 推 例 题 ： 临 床 上 用 CaCl22H 2O(M=147.0)针剂 ， 其 质 量 浓 度 为 100gL-1， 该 针 剂 的 近 似凝 固 点 及 在 37 时 的 渗 透 压 力 ， 该 针 剂 是等 渗 、 低 渗 还 是 高 渗 溶 液 。 细 胞 在 该 溶 液中 会 出 现 什 么 情 况 ？M(CaCl2)=111.0 CT C ciKbiKT of BfBff 80.380.3 14710086.13 o 高 渗 溶 液 ： 细 胞 皱 缩 1 132040 04.21471003103.5 147100310314.83 Lmmol LmolicC kPaiRTcos 1.3.3 晶体渗透压力和胶体渗透压力 晶体渗透压力：小 分 子 物 质 （ 晶 体 物 质 ） 产 生 的 渗 透 压 力=7.5 gL-1 =770kPa 半 透 膜 ： 细 胞 壁胶体渗透压力：大 分 子 物 质 （ 胶 体 物 质 ） 产 生 的 渗 透 压 力=70 gL-1 =2.9 4.0kPa 半 透 膜 ： 毛 细 血 管 壁 细 胞 间 液 细 胞 壁 细 胞 内 液 晶 体 渗 透 压 力 作 用 ：细 胞 从 细 胞 间 液 吸 收水 分大 量 失 水 ： 补 充 盐 水 血 浆组 织 间 液 毛细血管壁 1.从 组 织 间 液 中 吸 收水 份 及 电 解 质胶 体 渗 透 压 力 作 用 ：2.维 持 血 管 静 压失 血 过 多 ： 补 充 血 浆 或 右 旋 糖 酐 等 代 血 浆 1.4 胶 体 溶 液分散系（ dispersed system） :一 种 或 数 种 物 质 分 散 在另 一 种 物 质 中 所 形 成 的 系 统 。例 如 ： 矿 物 分 散 在 岩 石 中 生 成 矿 石 ， 水 滴 分 散 在 空气 中 形 成 云 雾 ， 聚 苯 乙 烯 分 散 在 水 中 形 成 乳 胶 ， 溶质 分 散 在 溶 剂 中 形 成 溶 液 等 。分散相（ dispersed phase） :被 分 散 的 物 质 。分散介质（ dispersed medium） :容 纳 分 散 相 的 连 续介 质 。分 散 系 的 分 类 见 表 1-7 1.4.2 溶 胶 的 性 质1.4.2.1 溶 胶 的 光 学 性 质Tyndall现象（Tyndall phenomenon）：于 暗 室 中 用 一束 聚 焦 强 可 见 光 源 照 射 溶 胶 ， 在 与 光 束 垂 直 的 方 向 观察 ， 可 见 一 束 光 锥 通 过 。 1.4.2 溶 胶 的 性 质1.4.2.2 溶 胶 的 动 力 学 性 质Brown运动（ Brownian movement） ： 将 一 束 强 光 透过 溶 胶 并 在 光 的 垂 直 方 向 用 超 显 微 镜 观 察 ， 可 以 观 测到 溶 胶 中 的 胶 粒 在 介 质 中 不 停 地 作 不 规 则 的 运 动 。原 因 ： 某 一 瞬 间 胶 粒 受 到 来 自 周 围 各 方 介 质 分 子 碰 撞的 合 力 未 被 完 全 抵 消 而 引 起 的 。 胶 粒 质 量 愈 小 ， 温 度愈 高 ， 运 动 速 度 愈 高 ， Brown运 动 愈 剧 烈 。 扩散（ diffusion） ： 当 溶 胶 中 的 胶 粒 存 在浓 度 差 时 ， 胶 粒 将 从 浓 度 大 的 区 域 向 浓 度小 的 区 域 迁 移 。沉降（ sedimentation） ： 在 重 力 场 中 ， 胶粒 受 重 力 的 作 用 而 要 下 沉 。沉降平衡（ sedimentation equilibrium ） ：当 沉 降 速 度 等 于 扩 散 速 度 ， 系 统 处 于 平 衡状 态 ， 这 时 ， 胶 粒 的 浓 度 从 上 到 下 逐 渐 增大 ， 形 成 一 个 稳 定 的 浓 度 梯 度 。 1.4.2 溶 胶 的 性 质1.4.2.3 溶 胶 的 电 学 性 质电 泳 的 方 向 可 以 判 断 胶 粒所 带 电 荷 。负溶胶：大 多 数 金 属 硫 化物 、 硅 酸 、 金 、 银 等 溶 胶， 向 正 极 迁 移 ， 胶 粒 带 负电 。正溶胶：大 多 数 金 属 氢 氧化 物 溶 胶 ， 向 负 极 迁 移 ，胶 粒 带 正 电 。电泳 （ electrophoresis） ： 在 电 场 作 用 下 ， 带 电 胶 粒 在 介质 中 的 运 动 。 1.4.2 溶 胶 的 性 质1.4.2.3 溶 胶 的 电 学 性 质电渗（ electroosmosis） ： 在 外 电 场 作 用 下 ， 分 散 介 质 的定 向 移 动 。 1.4.3 胶 团 的 结 构AgI溶 胶 的 胶 团 结 构 式 可 以 表 示 为 ： AgImnI-(n-x)K+x-xK+ 胶 核 吸 附 层 扩 散 层 胶 粒 胶 团