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1、Colligative Properties of the Dilute Solution,第三章 稀溶液的依数性,2,溶解过程是物理化学过程。 当溶质溶解于溶剂中形成溶液后，溶液的某些性质已不同于原来的溶质和溶剂。,溶液的性质,3,溶液的性质,1、性质的变化取决于溶质的本性。 如：颜色、体积、导电性、粘度这些性质变化取决于溶质的本性，不同的溶质这些性质不同。 2、性质的变化与溶质的本性几乎无关。如：沸点的升高、凝固点的降低等性质仅取决于溶液的浓度，而与溶质的本性几乎无关。此类性质即称为稀溶液的依数性。,4,内 容,溶液的蒸气压下降 溶液的沸点升高 溶液的凝固点降低 溶液的渗透压,5,溶剂的蒸
2、气压 溶液的蒸气压下降,第一节 溶液的蒸气压下降,6,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,一、溶剂的蒸气压,液体蒸气压的产生,7,一、溶剂的蒸气压,定义：一定温度下，密闭容器中液相和它的气相达到平衡状态时蒸气所具有的分压，称为该温度下该溶剂的饱和蒸气压，简称蒸气压(Vapor pressure)。 符号：p，单位：Pa、kPa 蒸气压与物质的本性和温度有关。,8,影响蒸气压的因素温度,不同温度下H2O的蒸气压,9,相同温度( 0 )下不同物质的蒸气压,影响蒸气压的因素物质的本性,10,二、溶液的蒸气压下降,实验结果显示，溶液的蒸气压必然比纯水的蒸气压低，这种现象称为溶液的蒸气压
3、下降。,并且，溶液的浓度越大，其蒸气压下降越多。,难挥发性 非电解质,11,1887年法国物理学家Raoult根据实验结果得出如下结论： 一定温度下，难挥发非电解质稀溶液的蒸气压下降与溶质的摩尔分数成正比，而与溶质的本性无关。其数学表达式为： p = p*xB,Raoult定律,12,则,p = p*xBp*MA bB K bB,可见，一定温度下溶液的蒸气压下降只与溶质的质量摩尔浓度成正比，而与溶质的本性无关。,Raoult定律,13,第二节 溶液的沸点升高,溶剂的沸点 溶液的沸点升高,14,定义：液体蒸气压和外界压力相等时的温度。,纯液体的沸点是恒定的，并且与外界大气压密切相关。外界大气压越
4、高，液体的沸点越高。,液体的沸点随外界压力的改变而改变，该性质已在生产和科学试验中得到广泛应用。例如减压浓缩、高压灭菌等。,一、溶剂的沸点(boiling point,Tb),15,二、溶液的沸点升高,问题：如果在水中加入一种难挥发的非电解质溶质，溶液的沸点将会如何变化？ 溶液的沸点总是高于纯溶剂的沸点，这种现象称为溶液的沸点升高。并且溶液越浓，其沸点越高。,16,水、冰和溶液的蒸气压与温度的关系,17,其中Kb为溶剂的沸点升高常数，只与溶剂的本性有关，而与溶质无关。 如：H2O Kb= 0.512 C2H5OH Kb= 1.22,由实验知，难挥发非电解质稀溶液的沸点升高与溶质的质量摩尔浓度成
5、正比。即,TbKb bB,二、溶液的沸点升高,18,应用,例1 在简陋的条件下，于赤道附近用乙醚进行手术是困难的。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？已知乙醚的沸点为34.7, Kb =2.02 Kkgmol-1,答案：bB=1.63 molkg-1,19,第三节 溶液的凝固点降低,溶剂的凝固点 溶液的凝固点降低,20,一、溶剂的凝固点(freezing point,Tf）,定义：物质的液相与固相具有相同蒸气压而能平 衡共存时的温度。,特征：(1)凝固点是指刚有溶剂固体析出时的温度。 (2)外压一定，纯液体的凝
6、固点恒定。 (3)凝固过程发生在一段温度区间而非一个温度点上。其凝固过程为温度下降至凝固点，溶剂固体开始析出，直到形成饱和溶液;温度继续降低，饱和溶液全部凝固，形成共晶混合物。,21,二、溶液的凝固点降低,问题：在0的水及其溶液中分别投入一小块冰，会发生什么现象？为什么？,22,Kf 为溶剂的凝固点降低常数，只与溶剂本性有关而与溶质无关。如 K f (H2O) =1.86 Kkgmol-1,溶液凝固点降低降低的根本原因也是溶液蒸气压的下降。因此，难挥发非电解质稀溶液的凝固点降低只与溶质的质量摩尔浓度成正比，而与溶质的本性无关。可表示为 Tf Kf bB,二、溶液的凝固点降低,23,相对分子质量
7、Mr的测定,沸点升高法：Tb Mr 凝固点降低法： Tf Mr,由于大多数溶剂的Kf值大于Kb ，因此同一溶液的凝固点降低值比沸点升高值大，故实验误差较小；而且达凝固点时溶液中有晶体析出，现象易于观察；第三，低温测定不至于使样品破坏和变性。故在医学和生物学实验中广泛的应用凝固点降低法求得溶质的相对分子质量。,24,例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。,25,26,(1)正常(0.9%NaCl),(2)皱缩(1.5%NaCl),(3)破裂(0.4%NaCl),红细胞在不同浓度溶液中的存在状态,27,第四节 溶液的渗透压,渗透现象和
8、渗透压 渗透压与浓度及温度的关系 电解质稀溶液的依数性 渗透压在医学上的应用,28,一、渗透现象和渗透压,1、渗透现象,29,渗透(osmosis)：指溶剂（水）分子透过半透膜进入溶液的自发过程。 渗透条件：（1）半透膜存在； （2）膜两侧单位体积内溶剂分子数不等。 渗透方向：,1、渗透现象,30,2、渗透压(osmotic pressure),31,定义：将纯溶剂和溶液用半透膜隔开，为阻止渗透现象发生而必须施加于溶液液面上的最小压力称为渗透压。符号：，单位：kPa。 其大小可由液面高度差h来测定。 渗透压是溶液的又一种依数性。,2、渗透压(osmotic pressure),32,33,反渗
9、透净水设备,34,二、渗透压与浓度及温度的关系,1886年，Vant Hoff（pV = nRT）指出，对难挥发性非电解质稀溶液: V=nBRT 或 = cRT 对极稀的溶液：cbB，则bB RT 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点浓度成正比，而与溶质的本性无关。,35,渗透压的应用,可以通过测定难挥发非电解质稀溶液的渗透压来推算溶质的摩尔质量，从而得到溶质的相对分子质量。,36,例3 将1.82g甘露醇溶于100mL水中，10时测得其渗透压为232kPa，计算该物质的相对分子质量。,解：,37,例4 测得某蔗糖溶液的凝固点为-0.279，求该溶液在37时的渗透压力
10、。,38,小 结,稀溶液的以上各项性质（蒸气压下降、沸点升高、凝固点降低和渗透压），都是由于溶质分子溶于溶剂后，引起溶剂浓度减小，导致溶液蒸气压下降的结果。这些性质都决定于一定量溶剂（或溶液）中所含溶质粒子数的多少，而与溶质的种类无关。将上述规律称为稀溶液定律，也叫依数定律。,39,三、电解质溶液的依数性,稀溶液定律只适用于难挥发性非电解质组成的稀溶液，不适用于电解质溶液和浓溶液。 对电解质溶液和浓溶液，稀溶液依数性的定量关系会有较大的偏差。 对上述定量公式进行适当的校正，即可用来描述电解质溶液的依数性规律。,40,对电解质稀溶液： Tb= i Kbm Tf= i Kf m = i cRT i
11、 mRT 其中i 称为校正因子，可通过试验测定得到。表示该电解质在溶液中解离出的质点数目。,三、电解质溶液的依数性,41,Vant Hoff方程的修正,= cosRT 其中cos称为渗透浓度（osmolarity），表示溶液中能够产生渗透效应的总的质点数目。单位为mmolL-1 对非电解质： cos = cB1000 对电解质： cos= icB1000 i 近似等于每摩尔强电解质解离出的离子的物质的量。,42,体液中各渗透活性物质的渗透浓度(mmolL-1） 血浆中浓度 组织间液中浓度 细胞内液中浓度 Na+ 144 137 10 K+ 5 4.7 141 Ca2+ 2.5 2.4 Mg2+
12、 1.5 1.4 31 Cl- 107 112.7 4 HCO3- 27 28.3 10 氨基酸 2 2 8 葡萄糖 5.6 5.6 蛋白质 1.2 0.2 4,43,等渗低渗和高渗溶液 晶体渗透压和胶体渗透压,四、渗透压在医学上的意义,44,1、等渗、低渗和高渗溶液,(1)划分依据 在医学上以血浆的渗透浓度(cos,血浆=300mmolL-1)为标准将溶液划分为等渗、低渗和高渗溶液。 (2)定义 等渗溶液: cos= 280 320 mmolL-1 低渗溶液: cos 320 mmolL-1,45,等渗溶液：（溶液）= （血浆） B（NaCl） = 0.009 B（葡萄糖）= 0.05 高渗
13、溶液：（溶液）（血浆） B（葡萄糖）=0.50 低渗溶液：（溶液） （血浆） B（葡萄糖）= 0.005,1、等渗、低渗和高渗溶液,46,输液规定,通常大量补液时必须使用与血浆等渗的溶液，否则会造成机体水分失调及细胞的变形与破坏。,47,例5 计算=0.050葡萄糖的渗透浓度； =0.0090NaCl的渗透浓度。,解： c(葡萄糖) = cos=0.2781000=278mmolL-1,cos= 0.3081000=308mmolL-1,48,2、晶体渗透压和胶体渗透压,49,例6 某精制蛋白质，其相对分子质量约为5104。 （1）298.15K时水的密度为997kgm-3时，估计溶质质量分数
14、为0.02的该蛋白质溶液的沸点升高、凝固点降低和渗透压力(298.15K)。 （2）欲准确测定该物质的相对分子量，选用那种依数性能得到较好的结果？ （3）若在298.15K时测得质量分数为0.02的该蛋白质溶液的渗透压力为1033.5Pa，计算该物质的相对分子量。,习 题,50,解：为计算方便，取精制蛋白质溶液1kg，则,51,(1)溶液的沸点升高约为 Tb= KbbB = 0.512410-4 = 2.010-4 K 溶液的凝固点降低约为 Tf = KfbB = 1.86410-4 = 7.410-4 K 溶液的渗透压力约为 = bBRT = 0.48.314298.15 = 992 Pa,52,（2）由上述计算可见，渗透压值较大，可以准确测定，而凝固点降低值太小，难以准确测定。故选用渗透压力法可得到较好结果。 （3）该物质的摩尔质量为,
