修改稀溶液依数性课件

第二章第二章 稀溶液的依数性稀溶液的依数性Colligative Properties of Dilute Solution 原理、计算及在医学上的应用原理、计算及在医学上的应用第一节第一节 溶液的蒸气压下降溶液的蒸气压下降 第二节第二节 溶液的沸点升高和凝固点降低溶液的沸点升高和凝固点降低第三节第三节 溶液的渗透压力溶液的渗透压力（在医学上具有（在医学上具有 特殊意义）特殊意义）主要内容主要内容 物质物质 蒸气压蒸气压 p 沸点沸点Tb 凝固点凝固点Tf(b/molkg-1)(mmHg,20)(20)(20)纯水纯水 17.50 100 00.5b蔗糖水蔗糖水 17.31 100.27 -0.930.5b尿素溶液尿素溶液 17.31 100.24 -0.940.5b甘油溶液甘油溶液 17.31 与纯溶剂相比，与纯溶剂相比，溶液的溶液的 p,Tb,Tf 变化与溶质的本性无关变化与溶质的本性无关Colligative Properties of Dilute Solution 溶液溶液 蒸气压蒸气压 p （b/molkg-1）（mmHg,20）0.198b蔗糖水蔗糖水 17.50 0.0610.396b蔗糖水蔗糖水 17.50 0.1230.594b蔗糖水蔗糖水 17.50 0.1850.792b蔗糖水蔗糖水 17.50 0.248 p 降低值与溶液的浓度成正相关降低值与溶液的浓度成正相关Colligative Properties of Dilute Solution 第一节溶液的蒸气压下降第一节溶液的蒸气压下降 vapor pressure lowering 一、溶剂（纯液体）的蒸一、溶剂（纯液体）的蒸气压（气压（p/Pa或或kPa）定义：定义：一定一定，V蒸发蒸发=V凝聚凝聚时时 溶剂蒸气压强恒定溶剂蒸气压强恒定zhengfa p 溶剂本性，溶剂本性，T饱和蒸气压饱和蒸气压 3.3.p p与液体的与液体的本性本性有关有关 5 5.蒸气压与蒸气压与温度温度有关。温度升高，有关。温度升高，p p增大增大 4.4.易挥发性物质的易挥发性物质的p p大，难挥发性物质的大，难挥发性物质的p p小小1.1.蒸气压的大小与液体的量无关蒸气压的大小与液体的量无关2.2.与气相中是否存在其它组分无关与气相中是否存在其它组分无关 讨论：讨论：影响蒸气压的因素影响蒸气压的因素图图2-1 蒸气压与温度的关系图蒸气压与温度的关系图二、溶液的蒸气压下降二、溶液的蒸气压下降大量的纯溶剂大量的纯溶剂+少量难挥发非电解质溶少量难挥发非电解质溶质质难挥发性溶质的稀溶液问题问题：稀溶液中溶剂的蒸气压与纯溶剂的蒸气压相比较，稀溶液中溶剂的蒸气压与纯溶剂的蒸气压相比较，有什么变化？有什么变化？若若：溶剂的蒸气压为溶剂的蒸气压为 p p，稀溶液的蒸气压稀溶液的蒸气压为为 p p实验证明实验证明 p nB定温下一定的溶剂定温下一定的溶剂对于稀溶液对于稀溶液K取决于溶剂本性及取决于溶剂本性及T,与溶质本性与溶质本性及及浓度无关浓度无关1.1.非电解质非电解质 2.2.难挥发难挥发 3.3.稀溶液稀溶液四、四、Raoult定律适用范围定律适用范围问题：相同条件下0.01molkg1的蔗糖溶液与葡萄糖溶液溶液的蒸气压下降值是否相同?第二节第二节 溶液的沸点升高和凝固点降低溶液的沸点升高和凝固点降低 溶剂（纯液体）的沸点溶剂（纯液体）的沸点 液体沸腾液体沸腾(p液液=p大气大气 )时的时的温度温度 一、溶液的沸点升高一、溶液的沸点升高 boiling point elevationT/K p/kPa T/K p/kPa 273278283293303313323 0.610 60.871 91.227 92.338 54.242 37.375 412.333 6 33334335336337342319.918 335.157 447.342 670.100 1101.324 7476.026 2 问题：根据不同温度下水的蒸气压表问题：根据不同温度下水的蒸气压表 在什么情况下，水在在什么情况下，水在1010C C可以沸腾？可以沸腾？水在水在150150C C可以沸腾？可以沸腾？根据液体的沸点与外压的关系，有什根据液体的沸点与外压的关系，有什么实用价值？么实用价值？减压蒸馏或减压浓缩减压蒸馏或减压浓缩高压灭菌、煮食物高压灭菌、煮食物 溶液的沸点溶液的沸点总是总是高于高于纯溶剂纯溶剂的沸点，这一现的沸点，这一现象称之为溶液的象称之为溶液的沸点升高。沸点升高。纯溶剂纯溶剂 溶液溶液溶剂分子溶剂分子溶质分子溶质分子(a)(b)溶液沸点升高溶液沸点升高 溶液的沸点升高溶液的沸点升高 是溶液蒸气压下降的直接结果是溶液蒸气压下降的直接结果Kb沸点升高常数沸点升高常数 与溶剂本性有关与溶质本性和浓度无关与溶剂本性有关与溶质本性和浓度无关101.3 p(kPa)373 T(K)纯水纯水水溶液水溶液1 Tb Tb=Kb bBbB=nBmA=mB/MBmATb=KbbBTb=KbbB=KbmB/MBmAMB=KbmBTb mA溶质溶质B的相对的相对分子质量分子质量溶剂沸点升高常数溶剂沸点升高常数沸点升高值，实验测出沸点升高值，实验测出二、溶液的凝固点降低二、溶液的凝固点降低freezing point depression 1纯纯溶剂的凝固点溶剂的凝固点 在一定外压下，物质固、液两相平衡在一定外压下，物质固、液两相平衡 共存共存(两相两相p相等相等)时的时的温度温度，又，又称为熔点。称为熔点。为什么只有当物质固、液两相为什么只有当物质固、液两相 p 相等相等时，它们才能平衡共存？时，它们才能平衡共存？稀稀浓浓p小小p大大否否则则 p 大者必向大者必向 p 小者转化。小者转化。pppp 溶液的凝固点溶液的凝固点一一定定外外压压下下，溶溶液液中中溶溶剂剂与与固固态态纯纯溶溶剂剂平衡共存时的温度。平衡共存时的温度。p 溶液中溶剂（溶液中溶剂（l）p 溶剂溶剂(s)也是溶液蒸气压下降的直接结果也是溶液蒸气压下降的直接结果 溶液的凝固点降低溶液的凝固点降低Tf Kf bBKf 凝固点降低常数凝固点降低常数 单位同单位同Kb T(K)AB0.61273 A:冰冰水共存水共存 溶液溶液 Tf冰冰水水B:冰冰溶液共存溶液共存 三、电解质稀溶液的依数性行为三、电解质稀溶液的依数性行为 1.依数性依数性 溶质的质点浓度溶质的质点浓度 与质点大小、电荷数及符号等无关与质点大小、电荷数及符号等无关 2.电解质稀溶液中溶质质点浓度电解质稀溶液中溶质质点浓度i bB i为电解质为电解质B一个基本单元能解离出的一个基本单元能解离出的 离子数离子数。如如NaCl的的i为为2，CaCl2的的i为为3 电解质稀溶液公式中电解质稀溶液公式中ibBicBbBcB解解:NaCl为AB型电解质，型电解质，i=2 例例 计算计算0.100molkg-1的的NaCl溶液的凝固溶液的凝固点。已知：点。已知：水的水的Kf=1.86 Kkg mol-1Tf(NaCl)=20.100 molkg-11.86 Kkgmol-1 =0.372 K Tf(NaCl)=Tf0-Tf(NaCl)=-0.372 。Tf=i KfbB（2-8）生活中常见现象生活中常见现象：农作物烧苗农作物烧苗用盐水泡过的黄瓜用盐水泡过的黄瓜第三节第三节 溶液的渗透压溶液的渗透压osmotic pressure 淡水中游泳眼睛会胀痛，淡水中游泳眼睛会胀痛，需需要戴上护目镜游要戴上护目镜游泳消除不适感泳消除不适感。半透膜半透膜半透膜半透膜半透膜半透膜：是一种只允许较是一种只允许较小的溶剂分子（如小的溶剂分子（如H2O分子）分子）通过，而不允许溶质分子通过，而不允许溶质分子通过的薄膜。通过的薄膜。例如：细胞膜、膀胱膜、肠例如：细胞膜、膀胱膜、肠衣、毛细血管壁等。衣、毛细血管壁等。纯水纯水纯水纯水蔗糖溶液蔗糖溶液蔗糖溶液蔗糖溶液一、渗一、渗透现象透现象 osmosis纯水纯水纯水纯水半透膜半透膜半透膜半透膜蔗糖溶液蔗糖溶液蔗糖溶液蔗糖溶液h 由于由于半透膜半透膜两侧溶质粒两侧溶质粒子浓度的差异子浓度的差异，溶剂分子通，溶剂分子通过半透膜自发地由浓度较低过半透膜自发地由浓度较低溶液向浓度较高溶液方向扩溶液向浓度较高溶液方向扩散的过程，称为散的过程，称为渗透现象渗透现象，简称简称渗透渗透。纯水纯水纯水纯水蔗糖溶液蔗糖溶液蔗糖溶液蔗糖溶液h1.产生条件产生条件半半透膜透膜浓度差浓度差2.方向方向 溶剂由稀向浓溶剂由稀向浓3.渗透现象产生原因渗透现象产生原因 纯水纯水纯水纯水蔗糖溶液蔗糖溶液蔗糖溶液蔗糖溶液h上升到一定高度后达上升到一定高度后达到到渗透平衡渗透平衡，即，即单单位时间内溶剂分子进位时间内溶剂分子进出半透膜数目相等。出半透膜数目相等。4.限度限度 达到渗透平衡达到渗透平衡二、渗透压，二、渗透压，/Pa或或kPa 恰恰能阻止纯溶剂通过半透膜向溶液渗能阻止纯溶剂通过半透膜向溶液渗透必透必须须施加于溶液液面上的额外施加于溶液液面上的额外压强。压强。溶溶质质点浓度质质点浓度溶溶剂进入趋势剂进入趋势阻阻止渗透所需压强止渗透所需压强 与浓度与浓度的相关性的相关性纯水纯水纯水纯水半透膜半透膜半透膜半透膜蔗糖溶液蔗糖溶液蔗糖溶液蔗糖溶液h三、渗透压方程三、渗透压方程（Vant Hoff 经验式经验式)V nRT cBRT 具有依数性具有依数性电解质电解质溶液溶液 icBRT当溶液很稀时当溶液很稀时 bBRT 或或 ibBRT 式中单位式中单位:/8.314 kPa L K-1 mol-1，cB/mol L-1,/K,/kPa实验证明实验证明 在数值上符合理想气体方程在数值上符合理想气体方程 四、渗透浓度四、渗透浓度 osmolarity 单位：单位：mmolL-1 混合溶液中能产生渗透效应的溶质混合溶液中能产生渗透效应的溶质微粒（分子或离子）的浓度总和。微粒（分子或离子）的浓度总和。cB,OS(非电解质非电解质)=cB cB,OS(电解质电解质)=icB正常人各种渗透活性物质的渗透浓度正常人各种渗透活性物质的渗透浓度/mmolL-1渗透活性物渗透活性物质 Na+K+Ca2+Mg2+Cl-HCO3-HPO42-,H2PO4-SO42-血血浆中中14452.51.51072720.5组织间液中液中137472.41.4112.728.320.5细胞胞內內液中液中1014131410111续正常人各种渗透活性物质的渗透浓度续正常人各种渗透活性物质的渗透浓度/mmolL-1渗透活性物渗透活性物质氨基酸氨基酸血血浆中中2组织间液中液中2细胞胞內內液中液中8肌酸肌酸0.20.29乳酸乳酸盐1.21.21.5三磷酸腺苷三磷酸腺苷5一磷酸已糖一磷酸已糖3.7葡萄糖葡萄糖5.65.6蛋白蛋白质1.20.24尿素尿素444cos303.7302.2302.2例例 试计算试计算37生理盐水的渗透压和生理盐水的渗透压和 渗透浓度。渗透浓度。生理盐水的质量浓度生理盐水的质量浓度B为为9.0g L-1,T=37+273=310K解：解：cB,os=20.1541000=308(mmolL-1)五、依数性的应用五、依数性的应用 1.1.测定溶质的摩尔质量测定溶质的摩尔质量 例例 取取0.749g谷氨酸溶谷氨酸溶于于50.0g水水中，中，测得其凝固点为测得其凝固点为-0.188，已知水的已知水的Kf=1.86,计算计算谷氨酸谷氨酸的的MB。注意单位：注意单位：mBg；mAkg例例一种非电解质一种非电解质,估计它的摩尔质量在估计它的摩尔质量在 12000gmol-1左右左右,问用哪一种依数性问用哪一种依数性 来测定摩尔质量最好来测定摩尔质量最好?解：设解：设20下下,取取1.00g 样品溶于样品溶于100g 水中水中 常采用渗透压法测高聚物的摩尔质量常采用渗透压法测高聚物的摩尔质量 MB小的物质宜采用凝固点降低法。小的物质宜采用凝固点降低法。临床上对血液、胃液、唾液、临床上对血液、胃液、唾液、尿液、透析液、组织细胞培养液尿液、透析液、组织细胞培养液等，常用等，常用“冰点渗透压计冰点渗透压计”通过通过测测定定 Tf值来推算渗透压。值来推算渗透压。2.防冻剂、冷冻剂防冻剂、冷冻剂 汽车水箱中加甘油或乙二醇汽车水箱中加甘油或乙二醇 Tf 冰盐水冷冻剂冰盐水冷冻剂 (NaCl与与水以某种比例混合水以某种比例混合)Tf=22 生物抗冻剂生物抗冻剂(如爱斯基摩人血液中如爱斯基摩人血液中)3.3.判断物质的纯度（测判断物质的纯度（测 Tf，Tb）4.4.海水淡化海水淡化或废水处理或废水处理反渗透反渗透淡水淡水海水海水或废水或废水 生理盐水生理盐水葡萄糖注射液葡萄糖注射液308mmol/L278mmol/L308mOsm/L278mOsm/L5.5.等渗输液等渗输液低渗溶液、等渗溶液和高渗溶液低渗溶液、等渗溶液和高渗溶液正常人体血浆的渗透浓度正常人体血浆的渗透浓度 (280320mmol/L)等渗溶液等渗溶液等渗溶液等渗溶液cos(mmol/L)280320高渗溶液高渗溶液高渗溶液高渗溶液低渗溶液低渗溶液低渗溶液低渗溶液mOsm/L=高渗高渗等渗等渗低渗低渗 红细胞在红细胞在高渗溶液中皱缩；高渗溶液中皱缩；等渗溶液中维持等渗溶液中维持 原状；原状；低渗溶液中肿胀低渗溶液中肿胀 甚至破裂。甚至破裂。6.血浆晶体渗透压和胶体渗透压血浆晶体渗透压和胶体渗透压 晶体渗透压：晶体渗透压：约约705.6kPa 维持细胞内、外水平衡。维持细胞内、外水平衡。低分子晶体物质低分子晶体物质 胶体渗透压：胶体渗透压：约约2.934.00kPa。维持血浆的正常容量。维持血浆的正常容量。高分子胶态物质高分子胶态物质7.7.血液净化血液净化 肾衰竭、排毒肾衰竭、排毒 今有葡萄糖、氯化钠、氯化钙三种今有葡萄糖、氯化钠、氯化钙三种 溶液，溶液，cB均为均为 0.1 molL-1,试比较三试比较三 者渗透压的大小。者渗透压的大小。:CaCl2 NaCl C6H12O6 用质量相同的下列化合物作为防冻剂，哪一种防用质量相同的下列化合物作为防冻剂，哪一种防 冻效果最好？为什么？冻效果最好？为什么？乙二醇（乙二醇（C2H6O2）甘油（甘油（C3H8O3）葡萄糖（葡萄糖（C6H12O6）蔗糖（蔗糖（C12H22O11）乙二醇乙二醇 MB最小最小 质量摩尔浓度最大质量摩尔浓度最大课堂练习课堂练习 把相同质量的葡萄糖和甘油分别溶于把相同质量的葡萄糖和甘油分别溶于 1000g1000g水中，所得溶液的沸点、凝固点、水中，所得溶液的沸点、凝固点、蒸汽压和渗透压是否相同？为什么？蒸汽压和渗透压是否相同？为什么？相同相同 均为非电解质且质量摩尔浓度相同均为非电解质且质量摩尔浓度相同 不同不同 n 葡糖葡糖=m/180n 甘油甘油=m /92 如果把相同物质的量的葡萄糖和甘油如果把相同物质的量的葡萄糖和甘油 溶于溶于1000g 水中，结果又怎样？说明之。水中，结果又怎样？说明之。0.05 molL-1萘的苯溶液萘的苯溶液 0.05 molL-1尿素的水溶液尿素的水溶液 0.05 molL-1 氯化钙的水溶液氯化钙的水溶液 凝固点是否相同？说明之。凝固点是否相同？说明之。不同不同 Tf,1 Kf,苯苯c 5.100.05Tf,2 Kf,水水c 1.860.05Tf,3 Kf,水水ic1.8630.05作业：作业：p.23:3、4、6、8、10、12。稀溶液依数性稀溶液依数性生产生活、科研、医学生产生活、科研、医学冬季汽车水箱防冻；高寒地区公路防滑；冬季汽车水箱防冻；高寒地区公路防滑；夏季肉类长途运输保鲜防腐；海水的淡化夏季肉类长途运输保鲜防腐；海水的淡化及废水的处理及废水的处理；物质纯度的鉴定；物质摩尔质量的测定；物质纯度的鉴定；物质摩尔质量的测定；人体细胞内外的水平衡；血浆与组织间人体细胞内外的水平衡；血浆与组织间液水转移的调节；临床常用的输液及血液液水转移的调节；临床常用的输液及血液净化等治疗方法净化等治疗方法