第5章稀溶液(新)

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commonpropertiesofthedilutesolution第五章稀溶液的通性2023/4/131 了解稀溶液的蒸气压下降、沸点升高、凝固点降低的原因。熟悉稀溶液的蒸气压下降、沸点升高、凝固点降低概念及计算。掌握溶液渗透压力的概念及渗透浓度的计算，熟悉渗透压力的医学应用。教学基本要求2023/4/132 1.性质取决于溶质的本性如：颜色、体积、导电性、粘度等性质取决于溶质的本性，溶质不同,该类性质不同。2.性质与溶质的本性无关如：溶液蒸气压下降、沸点的升高、凝固点的降低及渗透压等取决于溶质的质点浓度，而与溶质的本性无关。依数性：通性。溶液的两大类性质:2023/4/133 5-1溶液的蒸气压下降5-2溶液的沸点升高5-3溶液凝固点降低5-4溶液的渗透压2023/4/134 5-1-1液体的蒸气压5-1-2溶液的蒸气压下降5-1溶液的蒸气压下降2023/4/135 5-1-1液体的蒸气压1、水蒸气压的形成密闭容器：.............开始：v蒸发>>v凝中间：v蒸发>v凝结终了：v蒸发=v凝结相：物理化学上物理、化学性质完全相同的均匀部分称为一相。相与相之间有明显的界面。H2O（l）H2O（g）蒸发凝结2023/4/136 2、蒸气压的定义：一定温度下，密闭容器中液体和它的气相达到平衡状态时蒸气所具有的压力，称为该温度下的饱和蒸气压，简称蒸气压。符号p单位：Pa，kPa.............2023/4/137 3.影响蒸气压的因素（1）同种物质温度不同,蒸气压不同T(℃)/Kp/kPaT(℃)/Kp/kPa02730.6106202932.33854031012.33368034347.3426100373101.3247150423476.0262H2O在不同温度下的蒸气压2023/4/138 （2）不同的物质温度相同，蒸气压不同(0℃时)乙醚65kPa乙醇5.8kPa苯9.9kPa水2.3kPa汞1.6×10-4kPa（3）不同的物质，沸点不同乙醚34.6℃101.3kPa乙醇78.5℃101.3kPa水100℃101.3kPa2023/4/139 影响蒸气压的因素乙醚乙醇水图5-1几种液体蒸气压与温度的关系2023/4/1310 5-1-2溶液的蒸气压下降1、现象及原因纯溶剂溶液难挥发性的溶质粒子占据了一部分溶液液面,导致了在单位时间内逸出液面的溶剂分子数比其为纯溶剂时减少.当在一定温度下达到平衡时，溶液的蒸气压(p)必然低于纯溶剂的蒸气压(p°).2023/4/1311 2.Raoult定律①第一表达式p=pºxApº：纯溶剂蒸气压p：溶液中溶液的蒸气压xA：溶剂的摩尔分数，xA＜1，故p＜pºRaoult定律：在一定温度下,稀溶液中溶剂的蒸气压与溶剂的摩尔分数成正比p=pºxA2023/4/1312 xA+xB=1xA=1-xBp=pº（1-xB）Δp=pº-p=pº-pº（1-xB）=pºxBΔp=pºxB浓度越大，蒸气压下降越多.②第二表达式2023/4/1313 ③第三表达式Raoult定律仅适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 结论：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成正比，而与溶质的本性无关。p=pºxA(第一表达式)Δp=pºxB(第二表达式)Δp=KbB(第三表达式)适用范围：难挥发性、非电解质、稀溶液（xB<0.02）2023/4/1315 5-2溶液的沸点升高5-2-1液体的沸点5-2-2溶液的沸点升高2023/4/1316 5-2溶液的沸点升高5-2-1液体的沸点（boilingpoint）（Tb）1.液体蒸发的特点TTb°水、冰和溶液的蒸气压与温度的关系图2023/4/1318 2.公式∵ΔTb∝ΔpΔp∝bB∴ΔTb∝bB∴ΔTb=KbbBKb—溶剂的质量摩尔沸点升高常数，只与溶剂的性质有关。如：H2OKb=0.512(K·kg·mol-1)C2H5OHKb=1.22(K·kg·mol-1)3.结论：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。2023/4/1319 例5-1在简陋的条件下，于赤道附近用乙醚进行手术是困难的，因气温已高于乙醚的沸点。通过加入难挥发性物质可以克服这一困难。如果赤道附近的气温为38℃，问难挥发性非电解质的乙醚溶液的质量摩尔浓度最低应是多少？解乙醚的沸点为34.7℃,质量摩尔沸点升高常数Kb为2.02K·kg·mol-1∵ΔTb=KbbB故难挥发性非电解质的乙醚溶液的质量摩尔浓度最低应是1.63mol·kg-1。2023/4/1320 5-3溶液的凝固点降低5-3-1液体的凝固点5-3-2溶液的凝固点降低2023/4/1321 5-3溶液的凝固点降低5-3-1液体的凝固点（freezingpoint）（Tf）1.定义：同一物质的液相与固相具有相同蒸气压，能平衡共存时的温度。2.特征(1)纯液体的凝固点在一定外压下是恒定的。(2)溶液的凝固点是指刚有溶剂固体析出时的温度。(3)溶液的凝固过程发生在一段温度区间而非一个温度点上。其凝固过程为①随温度下降至其凝固点，溶剂固体开始析出，直到形成饱和溶液；②随温度继续降低，饱和溶液全部凝固为固体，形成共晶混合物。2023/4/1322 5-3-2溶液的凝固点降低1.水的凝固点（Tf°）（外压为101.3kPa）外压不同，液体凝固点不同。(冰川等)2.溶液的凝固点降低(TfKb，测定ΔTf比ΔTb误差小;②生物样品温度高时易变性，而测定ΔTf是在低温下进行的，反复多次也不会变性，故选择ΔTf。2023/4/1325 例5-2：将0.200g葡萄糖溶于10.0g水中，溶液的凝固点降低为0.207℃，试求葡萄糖的相对分子质量。解：水的Kf=1.86(K·kg·mol-1)，mB=0.200g；mA=10.0g，Tf=-0.207℃凝固点降低法常用于测定小分子量2023/4/1326 5-4溶液的渗透压5-4-1渗透现象5-4-2渗透压5-4-3溶液的渗透压与浓度及温度的关系5-4-4电解质溶液的依数性5-4-5渗透压在医学上的意义2023/4/1327 5-4溶液的渗透压5-4-1渗透现象1.定义:在半透膜的存在下，膜两侧渗透浓度较大的溶液的液面上升的现象称为渗透现象。2023/4/1328 2.原因膜两侧单位体积内溶剂分子数不等→v溶剂>v溶液→静水压→渗透平衡3.条件(1)半透膜的存在;(2)膜两侧单位体积内溶剂分子数不等。4.渗透方向纯溶剂溶液稀溶液浓溶液2023/4/1329 5-4-2渗透压1.定义：为阻止被半透膜隔开的纯溶剂与溶液之间渗透现象的发生而施加于溶液液面上的额外压力称为渗透压。符号π单位kPa或Pa2.注意(1)若半透膜一侧为稀溶液，另一侧为浓溶液:①有无渗透现象发生?②若有渗透现象发生，在浓溶液液面上施加的压力是否是该浓溶液的渗透压?有;p=π2-π1(2)如果p>π，→反向渗透:海水淡化，污水处理等。2023/4/1330 5-4-3溶液的渗透压与浓度及温度的关系1.公式1886年，van’tHoffπV=nBRTπ=cRTR=8.314J·mol-1·K-1对极稀的溶液c≈bB∴π≈bBRT2.结论：一定温度下，难挥发性非电解质稀溶液的渗透压力与溶质的质量摩尔浓度成正比，而与溶质的本性无关。2023/4/1331 3.应用πV=nBRT=(mB/MB)RT测定高分子溶质的相对分子质量2023/4/1332 例5-31L溶液中含5.0g马血红蛋白,在298.15K时测得溶液的渗透压为0.182kPa,求马血红蛋白的相对分子质量。（R=8.314J·mol-1·K-1）马血红蛋白的相对分子质量为6.8×104。渗透压法常用于测定大分子量2023/4/1333 例5-4：测得某蔗糖溶液的凝固点为-0.279℃，求该溶液在37℃时的渗透压。解：△Tf=[0-(-0.279)]K=0.279K2023/4/1334 例5-5：将1.82g甘露醇溶于100mL水中，在10℃测得此溶液的渗透压为232kPa，试计算该物质的相对分子质量。故该物质的相对分子质量为185。2023/4/1335 5-4-4电解质溶液的依数性计算强电解稀溶液的公式应校正为:Δp=iKbBΔTb=iKbbBΔTf=iKfbBπ=icRT≈ibBRT2023/4/1336 5-4-5渗透压在医学上的意义1.渗透浓度（osmolarity）符号cos单位：mol·L-1或mmol·L-1(1)定义：渗透活性物质的浓度。(2)渗透活性物质:溶液中能产生滲透效应的溶质粒子。(3)渗透浓度与浓度的关系对非电解质：c=1mol·L-1，则cos=1mol·L-1对电解质：c=1mol·L-1，则cos=i×1mol·L-1=imol·L-12023/4/1337 2.等渗、低渗和高渗溶液(1)划分依据在医学上等渗、低渗和高渗溶液是以血浆的渗透浓度为标准划分的。(cos,血浆=300mmol·L-1)(2)定义等渗溶液:cos=280~320mmol·L-1低渗溶液:cos<280mmol·L-1高渗溶液:cos>320mmol·L-12023/4/1338 体液中各渗透活性物质的渗透浓度(mmol·L-1）血浆中浓度组织间液中浓度细胞内液中浓度Na+14413710K+54.7141Ca2+2.52.4Mg2+1.51.431Cl-107112.74HCO3-2728.310氨基酸228葡萄糖5.65.6蛋白质1.20.24…………303.7302.2302.22023/4/1339 例5-6：计算①w=0.050葡萄糖（Mr=180）溶液；②w=0.0090NaCl溶液的渗透浓度。cos=0.278mol·L-1×1000mmol·mol-1=278mmol·L-1cos=2×0.154×1000mmol·mol-1=308mmol·L-12023/4/1340 3.输液规定(1)大剂量补液时，必须使用等渗溶液。否则会造成机体水分失调及细胞的变形与破坏。①0.9%NaCl红细胞正常②1.5%NaCl红细胞绉缩③0.4%NaCl红细胞破裂(2)临床上使用高渗溶液时，剂量不能太大，注射速度不能太快。2023/4/1341 成分晶体渗透压胶体渗透压小分子（NaCl、KCl、葡萄糖，HCO3-）大分子的胶体物质（蛋白质、核酸等）血浆中含量质点数渗透压生理功能7.5g·L-1多高（占99.5﹪，约766kPa）调节细胞内外水分的分布。70g·L-1少低(占0.5﹪约3.85kPa)调节血管内外的水分的分布。4.晶体渗透压和胶体渗透压2023/4/1342 例5-7一种精制蛋白质，其相对分子质量约为5×104。（1）已知298.15K时水的密度为997g·L-1时，试估计溶质的质量分数为0.02的该物质水溶液的沸点升高、凝固点降低和298.15K时的渗透压。（2）欲准确测定该物质的相对分子质量，选用测定哪种依数性可得到较好的结果？（3）若选用渗透压法测定该物质的相对分子质量，在298.15K时测的质量分数为0.02的该物质溶液的渗透压，力为1033.5Pa，计算该物质的相对分子质量。2023/4/1343 解(1)1L该溶质的质量约为mB=997g·L-1×1L×0.02/0.98=20g该溶液的质量摩尔浓度约为bB≈20g÷(5×104g·mol-1)÷0.997kg=4×10-4mol·kg-1故溶液的沸点升高约为ΔTb≈KbbB=0.512K·kg·mol-1×4×10-4mol·kg-1=2.0×10-4K2023/4/1344 溶液的凝固点降低约为ΔTf=KfbB≈1.86K·kg·mol-1×4×10-4mol·kg-1=7.4×10-4K(不易测定)溶液的渗透压约为Π≈bBRT=0.4mmol·L-1×8.314J·mol-1·K-1×298.15K=992Pa=101.2mmH2O(容易测定)(2)故选用测定渗透压可得到较好的结果。2023/4/1345 （3）该物质的摩尔质量为精制蛋白质的相对分子质量是48.8×104。2023/4/1346 小结一、液体的蒸气压影响蒸气压的因素：物质种类、温度、二、溶液的蒸气压下降：Raoult定律p=pºxA(第一表达式)Δp=pºxB(第二表达式)Δp=KbB(第三表达式)适用范围：难挥发性、非电解质、稀溶液（xB<0.02）三、溶液的沸点升高：ΔTb=Kb•bB四、溶液的凝固点降低：ΔTf=KfbB难挥发性的非电解质稀溶液的沸点升高值和凝固点降低值只与溶质的质量摩尔浓度有关，而与溶质的本性无关。五、溶液的渗透压1.渗透条件：(1)半透膜的存在;(2)膜两侧单位体积内溶剂分子数不等2.渗透方向：纯溶剂→→溶液；稀溶液→→浓溶液3.渗透压：πV=nBRT=(mB/MB)RT2023/4/1347 4.渗透压在医学上的意义渗透浓度:渗透活性物质的浓度对非电解质：c=1mol·L-1，则cos=1mol·L-1对电解质：c=1mol·L-1，则cos=i×1mol·L-1=imol·L-1等渗溶液:cos=280~320mmol·L-1红细胞正常低渗溶液:cos<280mmol·L-1红细胞绉缩高渗溶液:cos>320mmol·L-1红细胞破裂凝固点法常用于测定小分子的分子量;渗透压法常用于测定大分子的分子量2023/4/1348 作业4，7，102023/4/1349