稀溶液的依数性

3 结冰的路面撒盐的原因是什么 提问 1 高山上煮鸡蛋为什么不熟 2 夏天腌黄瓜为什么 出汤 1 沸点 渗透压 凝固点下降 第二章稀溶液的依数性 ColligativePropertiesofDilutedSolution 2 溶液的一般概念 3 溶解是一个物理化学过程 溶质的物理分散 吸热过程 溶质分子溶剂化 放热过程 引起溶液的性质不同的因素溶质的本性溶液的颜色 导电性 表面张力等 溶液的浓度溶液的蒸气压 沸点 凝固点 渗透压等 溶液的依数性 稀溶液的通性 4 5 为什么要学习稀溶液的依数性 人体内包含大量的 形形色色的溶液体系 正常的生理功能依赖于内环境 主要是液体环境 的稳定 当溶液组成改变时 溶液的某些性质将依从稀溶液的依数性规律而发生改变 稀溶液的依数性 对细胞内外物质交换与运输 临床输液 水及电解质代谢等问题 具有一定的理论指导意义 难挥发非电解质稀溶液的依数性 蒸气压下降沸点升高凝固点下降渗透压 6 7 注意稀溶液的依数性只适用于难挥发的非电解质稀溶液 0 2mol kg 1以下 对电解质溶液或浓度较大的非电解质溶液 由于溶质的溶剂化及溶质微粒间存在着不可忽视的作用力 溶液的依数性规律将发生偏差 7 8 本章学习要求及重点 理解稀溶液依数性的概念 掌握稀溶液的蒸气压降低 凝固点降低 沸点升高 渗透压产生的原因及变化规律 能够熟练应用稀溶液依数性的相关公式进行计算 了解稀溶液依数性在医学上的意义 8 一 液体的蒸气压 2 1溶液的蒸气压下降 9 在一定温度下 当液相蒸发的速率与气相凝结的速率相等时 液相和气相达到平衡 此时 蒸汽所具有的压力称为该温度下的饱和蒸汽压 简称蒸汽压 3 饱和蒸汽压 简称蒸汽压 vaporpressure 符号 p单位 帕斯卡 Pa或kPa 10 几种液体蒸气压与温度的关系 对于某一物质 一定温度下 其蒸汽压是个定值 同一液体 温度越高 蒸汽压越大 蒸汽压越大 越易挥发 11 二 溶液的蒸汽压下降 实验结果 在相同温度下 P水 P葡萄糖 结论 含有难挥发性溶质溶液蒸气压总是低于同温度纯溶剂的蒸气压 左水 右葡萄糖 12 13 p p0 纯溶剂和溶液蒸发 凝结示意图 14 蒸气压下降 关闭开关 15 蒸气压下降 16 溶剂中加入难挥发性溶质后 液相中溶剂的摩尔分数下降 液相与气相间的平衡向液相一边移动 导致溶剂的蒸气压下降 溶液中难挥发性溶质浓度愈大 溶剂的摩尔分数愈小 溶质的摩尔分数愈大 蒸气压下降愈多 图2 3纯溶剂与溶液蒸汽压曲线 溶液中难挥发性溶质浓度愈大 溶剂的摩尔分数愈小 蒸汽压下降愈多 100 101 3kPa 17 18 一定温度下 难挥发性的非电解质稀溶液的蒸气压等于纯溶剂的饱和蒸气压与溶液中溶剂的摩尔分数的乘积 1887年法国化学家RaoultF M 根据大量实验结果 对于难挥发性的非电解质稀溶液 得出如下规律 19 对于只有一种溶质的稀溶液 设xB为溶质的摩尔分数 则xA xB 1 p pA pA xB pA p pA xB pA p pA p p pA xB p表示溶液的蒸气压下降 2 2 在稀溶液中nA nB 因而 在一定温度下 难挥发性非电解质稀溶液蒸气压的下降与溶液的质量摩尔浓度成正比 而与溶质的种类和性质无关 20 适用条件 难挥发非电解质的稀溶液 21 2 2溶液的沸点升高 沸点 boilingpoint 当液体的蒸气压等于外界压力时 液体开始沸腾 此时的温度就是该液体的沸点 Tb Kb bB Kb 溶剂的沸点升高常数 它只与溶剂的性质有关 p12表2 2 22 23 溶液沸点升高的原因 溶剂中加入难挥发性溶质后 溶液的蒸气压下降 要使溶液蒸气压等于外压 必须提高温度 24 图2 3稀溶液的沸点升高和凝固点下降 25 由Raoult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与溶质的质量摩尔浓度 bB 成正比 因此可以得到 溶液的沸点上升也与溶液中所含溶质的颗粒数有关 而于溶质的本性无关 26 溶液沸点上升的定量关系为 Tb Tb Tb0 Kb bB 2 4 Tb为溶液的沸点升高 Tb为溶液的沸点 Tb0为纯溶剂沸点 Kb为溶剂沸点升高常数 只与溶剂本性有关 27 1 纯溶剂的沸点恒定 溶液的沸点不恒定 2 溶液的沸点是指溶液刚开始沸腾时的温度 3 溶剂的沸点升高常数Kb只与溶剂的本性有关 其值可通过实验确定 式 2 4 的意义在于 溶有难挥发的非电解质的稀溶液的沸点升高与溶液的质量摩尔浓度成正比 溶液浓度越大 其蒸气压下降越多 则沸点升高值越大 注意 28 凝固点 freezingpoint 是物质的固 液两相蒸气压相等时的温度 此温度下固相与液相平衡共存 一 液态纯物质的凝固点 纯水的凝固点 273 15K 又称为冰点 即在此温度水和冰的蒸气压相等 2 3溶液的凝固点降低 29 二 溶液的凝固点降低 溶液的凝固点是指刚有溶剂固体析出时的温度 注意 溶液的凝固 开始析出的是溶剂的固体 不含溶质 水为溶剂时析出的是冰 难挥发非电解质稀溶液的凝固点总是比纯溶剂凝固点低 这一现象称为溶液的凝固点降低 freezingpointdepression 30 溶液凝固点降低的原因 图2 4稀溶液的沸点升高和凝固点下降 溶液的蒸气压下降 30 31 和沸点升高一样 对于难挥发性的非电解质溶液 凝固点降低亦正比于溶液的质量摩尔浓度 而与溶质的本性无关 Tf为溶液的凝固点降低值 Tf0为溶剂的凝固点 Tf为溶液的凝固点 Kf为溶剂凝固点降低常数 只与溶剂本性有关 式 2 5 的意义 难挥发非电解质稀溶液的凝固点降低与溶液的质量摩尔浓度成正比 凝固点下降法测分子量 Tf Kf bB 32 溶液的沸点升高和凝固点降低 33 33 34 例1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 Tf KfbB Kf mB MB mA MB KfmB mA Tf 35 1 扩散 如蔗糖分子在水中的扩散 由分子本身的热运动引起 2 半透膜 semipermeablemembrane 只允许某些物质透过 而不允许另一些物质透过的薄膜 可作为半透膜的物质 细胞膜 肠衣 火棉胶膜 玻璃纸 萝卜皮等 2 4溶液的渗透压 36 半透膜示意图 渗透现象 37 渗透现象示意图 38 渗透 osmosis 溶剂分子透过半透膜从纯溶剂进入溶液 或从稀溶液向浓溶液 的净迁移 渗透的目标 缩小溶液的浓度差 产生渗透现象两个的必备条件 渗透方向 溶剂分子从纯溶剂向溶液或是从稀溶液向浓溶液渗透 有半透膜存在 半透膜两侧存在浓度差 39 40 3 渗透压 渗透压示意图 渗透压 阻止渗透作用所施加与溶液的额外压力 渗透压的符号为 单位为Pa或kPa 二 溶液的渗透压与浓度 温度的关系 稀溶液的渗透压与浓度和温度的关系同理想气体方程式一致 Van tHoff 范托夫 V nRT或 cBRT 第二节稀溶液的依数性 渗透压 V 溶液体积 R 气体常数 n 溶质物质的量 c 物质的量浓度 T 绝对温度 R 8 314kPa L mol 1 K 1 41 41 对非电解质的稀溶液来说 渗透压的大小可表示为 在溶液浓度很稀时 cB bB 故在一定温度下 稀溶液的渗透压可看作近似地与溶液的质量摩尔浓度bB成正比 V nRT cBRT bBRT 42 1 0 2mol L 1葡萄糖溶液与0 2mol L 1蔗糖溶液 对于电解质溶液 范托夫定律应写成 icRT 2 0 2mol L 1NaCl溶液与0 2mol L 1葡萄糖溶液 提示 每个NaCl粒子可以离解成一个Na 和一个Cl 请大家比较下列两组物质的渗透压 43 44 例将2 00g蔗糖 C12H22O11 溶于水 配成50 0mL溶液 求溶液在37 时的渗透压力 解 C12H22O11的摩尔质量为342 0g mol 1 则 45 利用稀溶液的依数性可以测定溶质的相对分子质量 测定大分子物质的相对分子质量一般用测渗透压力的方法 而测定小分子物质的相对分子质量一般用凝固点降低法 46 三 渗透压在医学上的意义 渗透活性物质 溶液中产生渗透效应的溶质粒子 分子 离子 统称为渗透活性物质 根据Van tHoff定律 在一定温度下 对于任一稀溶液 与c成正比 1 渗透浓度 osmolarity 因此可以用渗透活性物质的量浓度来衡量溶液的渗透压大小 47 渗透浓度 osmolarity 所谓渗透浓度就是渗透活性物质的物质的量除以溶液的体积 即渗透活性物质的总浓度 符号 cos单位 mol L 1或mmol L 1 表2 4列出了正常人血浆 组织间液和细胞内液中各种渗透活性物质的渗透浓度 48 2 等渗 高渗和低渗溶液 等渗溶液 渗透压相等的两种溶液 高渗溶液 渗透压不等的两种溶液 则渗透压相对高的称为高渗溶液 低渗溶液 渗透压相对低的称为低渗溶液 医学上以血浆渗透压作为标准规定在280 320mmol L 1的溶液为等渗溶液 高于此范围者为高渗溶液 反之 为低渗溶液 如 50 0g L 1的葡萄糖溶液 生理盐水 9 0g L 1 12 5g L 1的NaHCO3溶液等是等渗溶液 49 将红细胞置于不同浓度的NaCl溶液中 在显微镜下观察发现 a 在生理盐水中 b 在较浓的NaCl溶液中 c 在较稀的NaCl溶液中 红细胞逐渐皱缩 皱缩的红细胞互相聚结成团 这是因为红细胞内液的渗透压力低于浓NaCl溶液 红细胞内的水向外渗透引起 红细胞的形态没有什么改变 因为生理盐水与红细胞内液的渗透压力相等 细胞内外液处于渗透平衡状态 红细胞逐渐胀大 最后破裂 释放出红细胞内的血红蛋白使溶液染成红色 即溶血 这是因为红细胞内液的渗透压力高于浓NaCl溶液 细胞外的水向细胞内渗透引起 50 CellularRespondstoBodyFluidTonicity Isotonic 晶体渗透压力 crystalloidalosmoticpressure 低分子晶体物质产生的渗透压力如 电解质 葡萄糖 氨基酸等 二 晶体渗透压与胶体渗透压 胶体渗透压力 colloidalosmoticpressure 高分子胶体物质产生的渗透压力 如 蛋白质 糖类 脂质等 血浆总渗透压力是这两种渗透压力的总和 但是总渗透压力绝大部分是由低分子晶体物质产生的 51 4 晶体渗透压力和胶体渗透压力 52 53 渗透原理被用来处理尿毒症 在人工肾里 病人的血液在玻璃软管 用作半透膜 循环 血液里的小分子废物向管外渗透 从而使血液得到净化 本章小结 四者均与bB有关 且只与溶液中粒子数有关 与溶质的本质无关 依数性 这是难挥发 非电解质稀溶液的性质 54 55 That sall thankyou