无机化学：第二章 溶液

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1、第二章第二章 溶溶 液液Solution1n溶液溶液(solution)是一种特殊的混合物，是指是一种特殊的混合物，是指含有两种或两种以上的气体、液体或固体物质含有两种或两种以上的气体、液体或固体物质的的均匀体系均匀体系。其中以水溶液最为常见。其中以水溶液最为常见。n水溶液与医学和药学的关系十分密切。水溶液与医学和药学的关系十分密切。n本章学习内容包括：本章学习内容包括：溶解过程及溶解度的概念；溶液的组成标溶解过程及溶解度的概念；溶液的组成标度；稀薄溶液的依数性；强电解质溶液理论。度；稀薄溶液的依数性；强电解质溶液理论。溶液的一般概念溶液的一般概念2第一节第一节溶溶解解n溶溶质质(solute

2、)溶解在溶解在溶溶剂剂(solvent)中形成中形成溶液溶液。n溶解溶解(dissolve)：一种物：一种物质质(溶溶质质)均匀地分散在均匀地分散在另一种物另一种物质质(溶溶剂剂)中的中的过过程。程。氯化钠晶体在水中的溶解过程示意图氯化钠晶体在水中的溶解过程示意图一、溶解和水合作用一、溶解和水合作用 3溶质的物理分散，吸热过程溶质的物理分散，吸热过程溶质分子溶剂化，放热过程溶质分子溶剂化，放热过程溶液的性质溶液的性质由由溶质的本性决定，如颜色、相溶质的本性决定，如颜色、相对密度、粘度等；对密度、粘度等；溶质微粒数与溶剂微粒数的比值溶质微粒数与溶剂微粒数的比值溶解是一个物理化学过程溶解是一个物理

3、化学过程4二、溶解度和相似相溶二、溶解度和相似相溶n溶解度溶解度(solubility)：在一定温度和压力下，：在一定温度和压力下，一定量饱和溶液中，所能溶解的溶质的量。一定量饱和溶液中，所能溶解的溶质的量。n溶解度是反映物质溶解性的重要指标，也是药溶解度是反映物质溶解性的重要指标，也是药物重要的物理性质之一。物重要的物理性质之一。（一）溶解度（一）溶解度我国现行版药典对药品的近似溶解度的表述：我国现行版药典对药品的近似溶解度的表述：极易溶解、易溶、溶解、略溶、微溶、极极易溶解、易溶、溶解、略溶、微溶、极微溶解、几乎不溶或不溶。微溶解、几乎不溶或不溶。5n溶解度与溶质和溶溶解度与溶质和溶剂的本

4、性有关。剂的本性有关。n溶解度受温度、压溶解度受温度、压力影响。力影响。n气体的溶解度与气气体的溶解度与气体分压关系密切体分压关系密切。一些固体物质的一些固体物质的溶解度曲线溶解度曲线影响溶解度大小影响溶解度大小的因素：的因素：6n归纳大量的实验事实所获得的经验规律是，溶归纳大量的实验事实所获得的经验规律是，溶质分子与溶剂分子的结构越相似，相互溶解越质分子与溶剂分子的结构越相似，相互溶解越容易，即容易，即相似相溶原理相似相溶原理(likedissolveslike)。n相似相溶原理又可以理解为相似相溶原理又可以理解为“极性分子易溶于极性分子易溶于极性溶剂中，非极性分子易溶于非极性溶剂中极性溶剂

5、中，非极性分子易溶于非极性溶剂中”。 n掌握相似相溶原理，有助于我们判断物质在不掌握相似相溶原理，有助于我们判断物质在不同溶剂中的溶解性。同溶剂中的溶解性。（二）相似相溶原理（二）相似相溶原理7第二节第二节混合物的组成标度混合物的组成标度n组成标度组成标度(compositionscale)：混合物中各组分的相对含量。混合物中各组分的相对含量。n组成标度的描述：组成标度的描述：定性、定量。定性、定量。n对于溶液，明确其组成标度十分必要。对于溶液，明确其组成标度十分必要。 8一、溶液的常用组成标度一、溶液的常用组成标度 物质的量浓度物质的量浓度质量浓度质量浓度当量浓度当量浓度百分浓度百分浓度(%

6、)比例浓度比例浓度(1:X)ppm与与ppb浓度浓度溶质与溶液（或溶质与溶液（或溶剂）的相对量溶剂）的相对量表表示示方方法法一定体积溶液中一定体积溶液中所含溶质的量所含溶质的量9（一）质量分数（一）质量分数 n定义定义：溶质：溶质B的质量除以溶液的质量的质量除以溶液的质量。n注意注意：溶质：溶质B和溶液的质量单位必须相同。质和溶液的质量单位必须相同。质量分数也可以用百分数表示，即质量百分数或量分数也可以用百分数表示，即质量百分数或质量百分比浓度。市售硫酸、盐酸、氨水等常质量百分比浓度。市售硫酸、盐酸、氨水等常以此表示其组成标度。以此表示其组成标度。10n有时也写做百分数的形式，即摩尔百分数有时

7、也写做百分数的形式，即摩尔百分数。n混合物混合物(或溶液或溶液)中各物质的摩尔分数之和为中各物质的摩尔分数之和为1。（二）（二）摩尔分数摩尔分数 n定义定义：溶质：溶质B的物质的量与溶液的总物的物质的量与溶液的总物质的量之比。质的量之比。11nbB的常用单位为：的常用单位为：molkg-1。n质量分数、摩尔分数和质量摩尔浓度均不受温质量分数、摩尔分数和质量摩尔浓度均不受温度影响。度影响。（三）（三）质量摩尔浓度质量摩尔浓度 n定义定义：溶质：溶质B的物质的量除以的物质的量除以溶剂溶剂的质的质量。量。12例例2-1将将7.00g结晶草酸结晶草酸(H2C2O42H2O)溶于溶于93.0g水中，求草

8、酸的质量摩尔浓度水中，求草酸的质量摩尔浓度b(H2C2O4)和摩尔和摩尔分数分数x(H2C2O4)。结晶草酸的摩尔质量结晶草酸的摩尔质量M(H2C2O42H2O)=126gmol-1，而，而M(H2C2O4)=90.0gmol-1,故故7.00g结晶草酸中草酸的质量为：结晶草酸中草酸的质量为：解解：13溶液中水的质量为溶液中水的质量为14n体积分数也可以用百分数表示体积分数也可以用百分数表示。n注意注意：以分数或百分数的形式来表示组成标度：以分数或百分数的形式来表示组成标度时，应注意避免产生混淆。时，应注意避免产生混淆。（四）（四）体积分数体积分数n定义定义：溶质：溶质B的体积除以的体积除以混

9、合前混合前各组分各组分的总体积的总体积。15n常用单位为常用单位为gL-1或或gmL-1。n药典中所提及的稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸皆是药典中所提及的稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸皆是质量浓度为质量浓度为0.10gmL-1的溶液的溶液。（五）（五）质量浓度质量浓度n定义定义：溶质：溶质B的质量除以溶液的体积的质量除以溶液的体积。关于生理盐水及葡萄糖注射液的说明关于生理盐水及葡萄糖注射液的说明16n定义定义：溶质：溶质B的物质的量除以溶液的体积的物质的量除以溶液的体积n常用单位：常用单位：moldm-3、molL-1、mmolL-1及及molL-1等。等。n世界卫生组织建议：在医学上表示体液浓度时，世界卫生

10、组织建议：在医学上表示体液浓度时，凡是已知相对分子质量的物质，均用物质的量浓凡是已知相对分子质量的物质，均用物质的量浓度；对于未知其相对分子质量的物质，则可用质度；对于未知其相对分子质量的物质，则可用质量浓度。量浓度。（六）物质的量浓度（浓度）（六）物质的量浓度（浓度）17注意注意：使用物质的量浓度时，必须指使用物质的量浓度时，必须指明物质的基本单元。明物质的基本单元。c(H2SO4)=0.1molL-1，表示每升溶液中含表示每升溶液中含0.1molH2SO4c(H2SO4)=0.2molL-1，表示每升溶液中含表示每升溶液中含0.2molH2SO4c(2Ca2+)=2.5mmolL-1，表示

11、每升溶液中含表示每升溶液中含2.5mmol2Ca2+18n我国现行版药典还有用溶液后标示的我国现行版药典还有用溶液后标示的“（110）”等符号，系指固体溶质等符号，系指固体溶质1.0g或或液体溶质液体溶质1.0mL加溶剂使成加溶剂使成10mL的溶液。的溶液。 （七）（七）比例浓度比例浓度n定义定义：将固体溶质：将固体溶质1g或液体溶质或液体溶质1mL制成制成XmL溶液，用溶液，用1 X表示，其中表示，其中X为溶液体积；为溶液体积；或或：将固体溶质：将固体溶质1g或液体溶质或液体溶质1mL溶解于溶解于XmL溶剂中配成溶液，也可表示为溶剂中配成溶液，也可表示为1 X，其中，其中X为溶剂的体积。为溶

12、剂的体积。19二、组成标度之间的换算二、组成标度之间的换算 n根据各组成标度的定义，可以求出它们之间的根据各组成标度的定义，可以求出它们之间的关系，并进行相互换算。关系，并进行相互换算。例如：质量浓度与物质的量浓度之间的换算例如：质量浓度与物质的量浓度之间的换算 20例例2-2某市售浓硫酸密度为某市售浓硫酸密度为1.84kgL-1，H2SO4的质量分数为的质量分数为96%，计算物质的量浓度，计算物质的量浓度c(H2SO4)和和c(H2SO4)，单位用单位用molL-1。解解：H2SO4的摩尔质量为的摩尔质量为98gmol-121 在一定的温度和压力下，将某一难挥发性非在一定的温度和压力下，将某

13、一难挥发性非电解质溶于溶剂中组成稀薄溶液时，相对纯溶剂电解质溶于溶剂中组成稀薄溶液时，相对纯溶剂而言，就会产生稀薄溶液的而言，就会产生稀薄溶液的蒸气压降低蒸气压降低、沸点升沸点升高高、凝固点降低凝固点降低、渗透压渗透压等现象。它们数值的大等现象。它们数值的大小，只与溶液中所含溶质粒子的浓度有关，而与小，只与溶液中所含溶质粒子的浓度有关，而与溶质本身的性质无关，所以称它们为溶质本身的性质无关，所以称它们为稀薄溶液的稀薄溶液的依数性依数性。第三节第三节稀薄溶液的依数性稀薄溶液的依数性22注注 意意 稀薄溶液的依数性只适用于稀薄溶液的依数性只适用于难挥发的非难挥发的非电解质稀薄溶液电解质稀薄溶液（0

14、.2molkg-1以下），对以下），对电解质溶液或浓度较大的非电解质溶液，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可忽视的作用力，溶液的依数性规律将发生偏差。生偏差。23为什么要学习稀薄溶液的依数性？为什么要学习稀薄溶液的依数性？n人体内包含大量的、形形色色的溶液体系。正人体内包含大量的、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）常的生理功能依赖于内环境（主要是液体环境）的稳定。的稳定。n当溶液组成改变时，溶液的某些性质将依从稀当溶液组成改变时，溶液的某些性质将依从稀薄

15、溶液的依数性规律而发生改变。薄溶液的依数性规律而发生改变。n稀薄溶液的依数性，对细胞内外物质交换与运稀薄溶液的依数性，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。一定的理论指导意义。24（一）溶液的蒸气压（一）溶液的蒸气压(vaporpressure)液相液相 气相气相1. 蒸发蒸发(evaporation)： 溶液液面上动能较高的分子克服液体分子间的溶液液面上动能较高的分子克服液体分子间的引力自水面逸出，扩散到水面上部的空间形成气引力自水面逸出，扩散到水面上部的空间形成气相分子，这一过程称为蒸发。相分子，这一过程称

16、为蒸发。一、溶液的蒸气压下降一、溶液的蒸气压下降25 气气相相的的水水分分子子不不断断运运动动而而被被液液体体分分子子吸吸引引进进入液体中，这一过程称为凝结。入液体中，这一过程称为凝结。气相气相 液相液相2.凝结凝结 (condensation)： 在在一一定定温温度度下下，在在密密闭闭容容器器中中，当当液液相相蒸蒸发发的的速速率率与与气气相相凝凝结结的的速速率率相相等等时时，液液相相和和气气相相达达到到平平衡衡，此此时时蒸蒸气气所所具具有有的的压压力力称称为为该该温温度度下下的的饱和蒸气压饱和蒸气压，简称，简称蒸气压蒸气压。 3. 饱和蒸气压饱和蒸气压 (vapor pressure)：符号

17、：符号：p 单位：单位：帕斯卡（帕斯卡（Pa或或kPa)H2O(l)H2O(g)261.蒸气压与液体的本性有关，在一定温度下蒸气压与液体的本性有关，在一定温度下纯净物质具有一定的蒸气压，不同的物质有不同纯净物质具有一定的蒸气压，不同的物质有不同的蒸气压。的蒸气压。4.蒸气蒸气压与温度有关。温度升高，蒸气压增大。压与温度有关。温度升高，蒸气压增大。2.固体也具有一定的固体也具有一定的蒸气蒸气压压。固体直接蒸发为。固体直接蒸发为气体的过程称为气体的过程称为升华升华。冰。冰、碘、樟脑等属于易挥、碘、樟脑等属于易挥发物质，具有较显著的蒸气压。发物质，具有较显著的蒸气压。3.蒸气压大的称为易挥发性物质，

18、蒸气压小的称蒸气压大的称为易挥发性物质，蒸气压小的称为难挥发性物质。为难挥发性物质。27PvaporPexternalVapor Pressure of liquidNo liquid phase below this T28No solid phase above this TVapor Pressure of solid29液体的蒸气压与温度的关系液体的蒸气压与温度的关系蒸气压随温度的升高而增大蒸气压随温度的升高而增大30（二）溶液的蒸气压下降（二）溶液的蒸气压下降Raoult定律定律 大量的实验证明，含有难挥发性溶质大量的实验证明，含有难挥发性溶质溶液的蒸气压总是低于同温度纯溶剂的蒸溶液

19、的蒸气压总是低于同温度纯溶剂的蒸气压。这种现象称为溶液的气压。这种现象称为溶液的蒸气压下降蒸气压下降（vapor pressure lowering）。31蒸气压下降蒸气压下降关闭开关关闭开关32蒸气压下降蒸气压下降打开开关打开开关33p pp0p = p = p0 xBp表示溶液的蒸气压下降。表示溶液的蒸气压下降。p = p0 (1- xB )p = p0 xA式可改写作：式可改写作：37在稀薄溶液中：在稀薄溶液中：（nA nB ）若取若取1000g溶剂，则溶剂，则按质量摩尔浓度定义，按质量摩尔浓度定义，在数值上在数值上p = K bBK 为比例系数，它取决于为比例系数，它取决于p0 和溶剂

20、的摩尔质量和溶剂的摩尔质量MA381.一定温度下，难挥发性的非电解质稀薄溶液一定温度下，难挥发性的非电解质稀薄溶液的蒸气压下降值和溶质的摩尔分数成正比，而与的蒸气压下降值和溶质的摩尔分数成正比，而与溶质的本性无关。溶质的本性无关。p = p0 xB2.在一定温度下，难挥发性非电解质稀薄溶液在一定温度下，难挥发性非电解质稀薄溶液的蒸气压下降与溶质的质量摩尔浓度的蒸气压下降与溶质的质量摩尔浓度(bB)成正比，成正比，而与溶质的本性无关而与溶质的本性无关。p = K bB适用条件：难挥发非电解质的稀薄溶液适用条件：难挥发非电解质的稀薄溶液39例例2-3已知已知293K时水的饱和蒸气压为时水的饱和蒸气

21、压为2.3388kPa，将将6.840g蔗糖蔗糖(C12H22O11)溶于溶于100.0g水中，计水中，计算蔗糖溶液的质量摩尔浓度和蒸气压算蔗糖溶液的质量摩尔浓度和蒸气压解：解：蔗糖的摩尔质量为蔗糖的摩尔质量为342.0g.mol-1，所以溶所以溶液的质量摩尔浓度为：液的质量摩尔浓度为：40蔗糖溶液的蒸气压为蔗糖溶液的蒸气压为p = p0 xA = 2.3388kPa0.9964=2.330kPa水的摩尔分数为水的摩尔分数为41（一）液体的沸点（一）液体的沸点液体的沸点液体的沸点(boiling point)是液体的蒸是液体的蒸气压等于外界压强时的温度。气压等于外界压强时的温度。液体的正常沸点

22、液体的正常沸点(normalboiling point)是指外压为是指外压为101.3kPa时的沸点。时的沸点。二、溶液的沸点升高二、溶液的沸点升高注意：注意：液体的沸点必须指明外压。没有专门液体的沸点必须指明外压。没有专门注明压力条件的沸点通常都是指正常沸点。注明压力条件的沸点通常都是指正常沸点。42液体的沸点随着外界压力的改变液体的沸点随着外界压力的改变而改变。而改变。p p外外 沸点沸点不同物质，沸点不同不同物质，沸点不同-蒸馏（蒸馏（distillation）同一物质，不同外压时，沸点不同同一物质，不同外压时，沸点不同-减压蒸馏、加压消毒减压蒸馏、加压消毒43（二）溶液的沸点升高（二）

23、溶液的沸点升高实验表明实验表明，难挥发非电解质溶液的沸点总，难挥发非电解质溶液的沸点总是高于纯溶剂的沸点。这一现象称为是高于纯溶剂的沸点。这一现象称为溶液的沸溶液的沸点升高点升高(boiling point elevation)溶液的沸点升高溶液的沸点升高(Tb)溶液的沸点溶液的沸点(Tb)纯溶剂的沸点纯溶剂的沸点(Tb0)即即:Tb=TbTb044难挥发性非电解质稀薄溶液的沸点难挥发性非电解质稀薄溶液的沸点升高的原因是溶液的蒸气压低于纯溶升高的原因是溶液的蒸气压低于纯溶剂的蒸气压。剂的蒸气压。溶液沸点升高的原因？溶液沸点升高的原因？ 溶剂中加入难挥发性溶质后，溶液的溶剂中加入难挥发性溶质后，

24、溶液的蒸气压下降蒸气压下降, , 要使溶液蒸气压等于外压，要使溶液蒸气压等于外压，必须提高温度。必须提高温度。45稀薄溶液的沸点升高和凝固点下降稀薄溶液的沸点升高和凝固点下降Tb46 由由Raoult定律：在一定温度下，难定律：在一定温度下，难挥发性非电解质稀薄溶液的蒸气压下挥发性非电解质稀薄溶液的蒸气压下降与溶质的质量摩尔浓度降与溶质的质量摩尔浓度(bB)成正比。成正比。 因此可以得到：因此可以得到：溶液的沸点上升也溶液的沸点上升也与溶液中所含溶质的颗粒数有关，而与溶液中所含溶质的颗粒数有关，而于溶质的本性无关。于溶质的本性无关。47溶液沸点上升的定量关系为：溶液沸点上升的定量关系为：Tb=

25、TbTb0=KbbBTb为溶液的沸点升高为溶液的沸点升高；Tb为为溶液的沸点；溶液的沸点；Tb0为纯溶剂沸点；为纯溶剂沸点；Kb为溶剂沸点升高常数，只与溶剂本性有关为溶剂沸点升高常数，只与溶剂本性有关481.纯溶剂的沸点恒定，溶液的沸点不恒定。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。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溶剂的沸点升高常数Kb只与溶剂的本性有只与溶剂的本性有关，其值可通过实验确定。关，其值可通过实验确定。此公式的意义在于：此公式的意义在于：溶有难挥发的非电解质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的

26、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，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。则沸点升高值越大。49 凝固点凝固点( (freezing point) )是物质的固、是物质的固、液两相蒸气压相等时的温度。此温度下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。相与液相平衡共存。（一）纯液体的凝固点（一）纯液体的凝固点纯水的凝固点纯水的凝固点( (273.15K) )又称为又称为冰点冰点，即在此温度水和冰的蒸气压相等。即在此温度水和冰的蒸气压相等。三、溶液的凝固点降低三、溶液的凝固点降低50The Equilibrium betwe

27、en Solid and Liquid PhasePl=Ps51（二）溶液的凝固点降低（二）溶液的凝固点降低 溶液的凝固点溶液的凝固点是指是指刚有溶剂固体析出刚有溶剂固体析出时的温度。时的温度。注意：注意：溶液的凝固溶液的凝固, ,开始析出的是开始析出的是溶剂的固溶剂的固体体( (不含溶质，水为溶剂时析出的是冰不含溶质，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比纯溶剂凝固点低，这一现象称为溶液的凝固点降低凝固点降低( (freezing point freezing point depressiondep

28、ression) )52溶液凝固点降低的原因？溶液凝固点降低的原因？稀溶液的沸点升高和凝固点下降稀溶液的沸点升高和凝固点下降 溶液的蒸气压下降溶液的蒸气压下降53凝固点降低凝固点降低水水的的理理想想冷冷却却曲曲线线水水的的实实验验冷冷却却曲曲线线溶溶液液的的理理想想冷冷却却曲曲线线溶溶液液的的实实验验冷冷却却曲曲线线过冷现象过冷现象54 和沸点升高一样，对于难挥发性的非电解质溶和沸点升高一样，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。与溶质的本性无关。Tf为溶液的凝固点降低值；为溶液的凝固点降低值；Tf0为

29、溶剂的凝固点；为溶剂的凝固点；Tf为为溶液的凝固点；溶液的凝固点；Kf为为溶剂凝固点降低常数，只与溶剂本性有关溶剂凝固点降低常数，只与溶剂本性有关式式(2.6)的意义：的意义：难挥发非电解质稀溶液的凝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。固点降低与溶液的质量摩尔浓度成正比。Tf=Tf0Tf=KfbB55常见溶剂的常见溶剂的Tb0、Kb和和Tf0、Kf值值溶剂溶剂Tb0/Kb/(Kkgmol-1)Tf0/Kf/(Kkgmol-1)水水乙酸乙酸苯苯乙醇乙醇四氯化碳四氯化碳乙醚乙醚萘萘1001188078.476.734.72180.5122.932.531.225.032.0

30、25.800.017.05.5117.322.9116.280.01.863.905.101.9932.01.86.956 但是，凝固点降低法具有灵敏度高、实但是，凝固点降低法具有灵敏度高、实验误差小、重复测定溶液浓度不变等优点。验误差小、重复测定溶液浓度不变等优点。在医学与生物学等中应用更为广泛。在医学与生物学等中应用更为广泛。a.a.可以测定溶质的相对分子量。可以测定溶质的相对分子量。Tf=KfbB=Kf（mB/MB）/mAMB=KfmB/mATf同理：同理：MB=KbmB/mATb57 b.b.利用凝固点降低的性质，制备冷却剂利用凝固点降低的性质，制备冷却剂 例如采用例如采用NaCl和冰

31、，温度可以降到和冰，温度可以降到- -22oC，用用CaCl22H2O和冰，温度可以降到和冰，温度可以降到- -55oC。 c.c.利用凝固点降低的性质，制备抗冻剂利用凝固点降低的性质，制备抗冻剂 例如汽车散热器的冷却水在冬季常需加入适例如汽车散热器的冷却水在冬季常需加入适量的甘油或乙二醇等，以防止水的冻结。量的甘油或乙二醇等，以防止水的冻结。 d.d.纯度检验纯度检验 有机化学中常用测定沸点或熔点的方法检验有机化学中常用测定沸点或熔点的方法检验化合物的纯度，不纯物质的熔点比纯化合物低，化合物的纯度，不纯物质的熔点比纯化合物低，沸点比纯化合物高。沸点比纯化合物高。58例例2-4将将0.638g

32、尿素溶于尿素溶于250g水中，测得此水中，测得此溶液的凝固点降低值为溶液的凝固点降低值为0.079K，试求尿素的，试求尿素的相对分子质量。相对分子质量。解解：水的：水的Kf=1.86Kkgmol-1，因因为为式中式中mA和和mB分别为溶剂和溶质的质分别为溶剂和溶质的质量，量，MB为溶质的摩尔质量为溶质的摩尔质量(kgmol-1)。59代入数值得：代入数值得：Mr=6060例例2-5取取0.749g谷氨酸溶于谷氨酸溶于50.0g水，测得凝水，测得凝固点为固点为-0.188，试求谷氨酸的摩尔质量。试求谷氨酸的摩尔质量。解解： Tf = Kf bB = Kf(mB/MB)/mA MB = Kf mB

33、 /mATf61一、渗透现象和渗透压力一、渗透现象和渗透压力1.扩散：扩散：如如蔗糖分子在水中的扩散蔗糖分子在水中的扩散由分子本身的热运动引起由分子本身的热运动引起2.半透膜半透膜(semipermeable membrane)： 只只允允许许某某些些物物质质透透过过，而而不不允允许许另另一一些些物物质质透透过的薄膜。过的薄膜。 可可作作为为半半透透膜膜的的物物质质：细细胞胞膜膜、肠肠衣衣、火火棉棉胶膜、玻璃纸、萝卜皮等。胶膜、玻璃纸、萝卜皮等。四、溶液的渗透压力四、溶液的渗透压力62半透膜示意图半透膜示意图渗透现象渗透现象63渗透现象示意图渗透现象示意图64 渗透渗透( (osmosis)

34、)：溶剂分子透过半透膜溶剂分子透过半透膜从纯溶剂进入溶液从纯溶剂进入溶液( (或从稀溶液向浓溶液或从稀溶液向浓溶液) )的的净迁移。净迁移。 渗透的目标：渗透的目标：缩小溶液的浓度差。缩小溶液的浓度差。(1)半透膜的存在。半透膜的存在。(2)膜膜两两边边单单位位体体积积内内溶溶剂剂分分子子数数不不相相等等。（且且溶溶质质分分子子不不能能透透过过半半透透膜膜，溶溶剂剂分分子子可可透过半透膜扩散透过半透膜扩散）653.渗透压力渗透压力渗透压力示意图渗透压力示意图66渗透压力（渗透压力（osmotic pressureosmotic pressure）: : 将将纯纯溶溶剂剂与与溶溶液液以以半半透透

35、膜膜隔隔开开时时，为为维维持渗透平衡所需加给溶液的额外压力。持渗透平衡所需加给溶液的额外压力。符号符号:单位：常用单位：常用Pa或或kPa渗透平衡：渗透平衡：单位时间内溶剂分子进出半单位时间内溶剂分子进出半透膜数目相等的状态。透膜数目相等的状态。67(1)浓浓度度不不同同的的溶溶液液用用半半透透膜膜隔隔开开,为为保保持持膜膜两两侧侧液液面面不不变变且且达达到到渗渗透透平平衡衡所所需需在在浓浓溶溶液液液液面面上上增增加加的的压压力力是是两两溶溶液液渗渗透透压压之差之差。(2)渗渗透透方方向向:溶溶剂剂分分子子总总是是从从浓浓度度小小的的溶溶液液(或或纯纯溶溶剂剂)通通过过半半透透膜膜向向浓浓度度

36、大大的的溶溶液渗透。结果使浓度趋于平均化。液渗透。结果使浓度趋于平均化。68二、溶液的渗透压力二、溶液的渗透压力与浓度及温度的关系与浓度及温度的关系实验证明实验证明:当当T 一定时一定时c ；当当c 一定时一定时T。渗透压力是溶液的又一种依数性。渗透压力是溶液的又一种依数性。69 1886年荷兰物理化学家年荷兰物理化学家VantHoff通过实验通过实验得出稀溶液的渗透压力与溶液的浓度、绝对温得出稀溶液的渗透压力与溶液的浓度、绝对温度的关系：度的关系： 为溶液的渗透压力；为溶液的渗透压力；V 为溶液的体积；为溶液的体积；nB 为该体积中所含溶质的物质的量；为该体积中所含溶质的物质的量；T为绝对温

37、度；为绝对温度；cB 为溶液的物质的量浓度；为溶液的物质的量浓度；R 为气体常数，为气体常数，R=8.314JK-1mol-1。V =nB RT =cB RTvantHoff公式公式70VantHoff公式的意义：公式的意义： bBRT因此，上式可改写为因此，上式可改写为在一定温度下，溶液的渗透压力与溶液在一定温度下，溶液的渗透压力与溶液的浓度成正比。也就是说，渗透压力与单位的浓度成正比。也就是说，渗透压力与单位体积溶液中溶质质点的数目成正比，而与溶体积溶液中溶质质点的数目成正比，而与溶质的本性无关。质的本性无关。 =cBRT对于非电解质稀溶液，其物质的量浓度近似对于非电解质稀溶液，其物质的量

38、浓度近似地与质量摩尔浓度相等，即地与质量摩尔浓度相等，即:71例例2-6将将2.00g蔗糖蔗糖(C12H22O11)溶于水，配成溶于水，配成50.0mL溶液，求溶液在溶液，求溶液在37时的渗透压力。时的渗透压力。解解:C12H22O11的摩尔质量为的摩尔质量为342.0gmol-1，则则( (相当于相当于30.8米的水柱高的压力米的水柱高的压力) )72利用稀溶液的依数性可以测定溶质的相利用稀溶液的依数性可以测定溶质的相对分子质量：对分子质量： 测定大分子物质的相对分子质量一般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；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而测定小分

39、子物质的相对分子质量一般用凝固点降低法。用凝固点降低法。73例例2-7将将1.00g血红素溶于适量纯水中，配成血红素溶于适量纯水中，配成100mL溶液，在溶液，在20时测得溶液的渗透压时测得溶液的渗透压力为力为0.366kPa，求血红素的摩尔质量。，求血红素的摩尔质量。解：解：根据根据VantHoff公式，公式，式中式中MB为血红素的摩尔质量为血红素的摩尔质量(gmol-1)，mB为为血红素质量血红素质量(g)，V为溶液体积为溶液体积(L)，代入相应数值，代入相应数值，74得得:血红素的浓度仅为血红素的浓度仅为1.50104molL-1，凝固凝固点下降仅为点下降仅为2.79104，故很难测定。

40、但是，故很难测定。但是此溶液的渗透压力相当于此溶液的渗透压力相当于37.4mmH2O，因此因此完全可以准确测定。完全可以准确测定。75例例2-81L溶液中含有溶液中含有5.0g马的血红素，在马的血红素，在298K时测得溶液的渗透压为时测得溶液的渗透压为1.80102Pa，求马的血红素的相对分子质量。求马的血红素的相对分子质量。Mr6.9104解：解：76五、电解质稀薄溶液的依数性行为五、电解质稀薄溶液的依数性行为 对于电解质溶液，与非电解质稀溶液一对于电解质溶液，与非电解质稀溶液一样具有蒸气压下降、沸点升高、凝固点降低样具有蒸气压下降、沸点升高、凝固点降低等性质。等性质。但是由于电解质在溶液中

41、发生解离，所以但是由于电解质在溶液中发生解离，所以电解质溶液的依数性必须引入电解质溶液的依数性必须引入校正因子校正因子i。i 值值又称为又称为VantHoff系数系数。溶液越稀，溶液越稀，i 值越大。在极稀溶液中，不值越大。在极稀溶液中，不同类型电解质的同类型电解质的i 值趋近于值趋近于2，3，4等数值。等数值。77如如AB型电解质（如型电解质（如KCl、KNO3、CaSO4等其等其i 值趋近于值趋近于2。AB2或或A2B型电解质（如型电解质（如MgCl2、CaCl2、Na2SO4等），其等），其i 值趋近于值趋近于3。所以，对于电解质溶液：所以，对于电解质溶液：Tb=iKbbBTf=iKfb

42、B78对于电解质溶液的渗透压力，计算公式为：对于电解质溶液的渗透压力，计算公式为：解解:NaCl在稀在稀溶液中完全解离，溶液中完全解离，i 近似等于近似等于2，NaCl的的摩尔质量为摩尔质量为58.5gmol-1， i bBRT = i cBRT例例2-9临床上常用的生理盐水是临床上常用的生理盐水是9.0gL-1的的NaCl溶液，求溶液在溶液，求溶液在37时的渗透压力。时的渗透压力。根据根据 i cBRT 有：有：79六、渗透压力在医药上的应用六、渗透压力在医药上的应用（一）渗透作用与生理现象（一）渗透作用与生理现象渗渗透透活活性性物物质质：溶溶液液中中产产生生渗渗透透效效应应的的溶溶质粒子质

43、粒子(分子分子/离子离子)统称为渗透活性物质。统称为渗透活性物质。根根据据VantHoff定定律律，在在一一定定温温度度下下，对对于任一稀溶液，于任一稀溶液，与与c成正比。成正比。1.渗透浓度渗透浓度因因此此可可以以用用渗渗透透活活性性物物质质的的量量浓浓度度来来衡衡量量溶液的渗透压大小。溶液的渗透压大小。80渗透浓度渗透浓度(osmolarity）：）：所所谓谓渗渗透透浓浓度度就就是是渗渗透透活活性性物物质质的的物物质质的的量量除除以以溶溶液液的的体体积积。即即渗渗透透活活性性物物质质的总浓度。的总浓度。符号：符号：cos单位：单位：molL-1或或mmolL-1表表2-7列列出出了了正正常

44、常人人血血浆浆、组组织织间间液液和和细细胞内液中各种渗透活性物质的渗透浓度。胞内液中各种渗透活性物质的渗透浓度。81渗透活性物质渗透活性物质血浆中浓度血浆中浓度组织间液中浓度组织间液中浓度细胞内液中浓度细胞内液中浓度mmolL-1mmolL-1mmolL-1NaKCa2Mg2ClHCO3HPO42-H2PO4-SO42磷酸肌酸磷酸肌酸肌肽肌肽氨基酸氨基酸肌酸肌酸乳酸盐乳酸盐三磷酸腺苷三磷酸腺苷一磷酸己糖一磷酸己糖葡萄糖葡萄糖蛋白质蛋白质尿素尿素14452.51.51072720.520.21.25.61.241374.72.41.4112.728.320.520.21.25.60.241014

45、1314101114514891.553.744cos303.7302.2302.2表表2-5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82例例2-10计算医院补液用的计算医院补液用的50.0gL-1葡萄糖葡萄糖溶液和溶液和9.00gL-1NaCl溶液溶液(生理盐水生理盐水)的渗的渗透浓度透浓度(以以mmolL-1表示表示)。解：解：葡萄糖葡萄糖(C6H12O6)的摩尔质量为的摩尔质量为180gmol-1，50gL-1C6H12O6溶液的渗透浓度溶液的渗透浓度为为83NaCl的摩尔质量为的摩尔质量为58.5gmol-1，

46、NaCl溶溶液中渗透活性物质为液中渗透活性物质为Na+和和Cl-，因此因此NaCl的的渗透浓度为渗透浓度为842.等渗、高渗和低渗溶液等渗、高渗和低渗溶液等渗溶液：等渗溶液：渗透压相等的两种溶液。渗透压相等的两种溶液。高渗溶液：高渗溶液：渗透压不等的两种溶液，则渗透渗透压不等的两种溶液，则渗透压相对高的称为高渗溶液。压相对高的称为高渗溶液。低渗溶液：低渗溶液：渗透压相对低的称为低渗溶液。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医学上以血浆渗透压作为标准规定在280320mmolL-1的的溶溶液液为为等等渗渗溶溶液液。高高于于此此范范围围者为高渗溶液。反之，为低渗溶液。者为高

47、渗溶液。反之，为低渗溶液。如：如：50.0gL-1的葡萄糖溶液、生理盐水的葡萄糖溶液、生理盐水(9.0gL-1)、12.5gL-1的的NaHCO3溶溶液液等等是是等等渗溶液。渗溶液。85将将红红细细胞胞置置于于不不同同浓浓度度的的NaCl溶溶液液中中，在在显显微镜下观察发现：微镜下观察发现：a.在生理盐水中在生理盐水中b.在较浓的在较浓的NaCl溶液中溶液中c.在较稀的在较稀的NaCl溶液中溶液中红细胞逐渐皱缩，皱缩的红细胞红细胞逐渐皱缩，皱缩的红细胞互相聚结成团。这是因为红细胞互相聚结成团。这是因为红细胞内液的渗透压力低于浓内液的渗透压力低于浓NaCl溶液，溶液，红细胞内的水向外渗透引起。红

48、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相等，细胞内外液处于渗透平衡状态。态。红细胞逐渐胀大，最后破裂，红细胞逐渐胀大，最后破裂，释放出红细胞内的血红蛋白使释放出红细胞内的血红蛋白使溶液染成红色，即溶血。这是溶液染成红色，即溶血。这是因为红细胞内液的渗透压力高因为红细胞内液的渗透压力高于浓于浓NaCl溶液，细胞外的水向溶液，细胞外的水向细胞内渗透引起。细胞内渗透引起。86Cellular Responds to Body Fluid TonicityIsoton

49、icHypertonicHypotonic87 晶晶体体渗渗透透压压力力: :低低分分子子晶晶体体物物质质产产生生的的渗渗透压力透压力 如：电解质、葡萄糖、氨基酸等。如：电解质、葡萄糖、氨基酸等。血浆中含量血浆中含量渗透压力渗透压力晶体物质晶体物质7.5gL-1705.6kPa99.5%胶体物质胶体物质70gL-13.3kPa0.5%（二）晶体渗透压力与胶体渗透压力（二）晶体渗透压力与胶体渗透压力 胶胶体体渗渗透透压压力力: :高高分分子子胶胶体体物物质质产产生生的的渗渗透压力。如：蛋白质、糖类、脂质等。透压力。如：蛋白质、糖类、脂质等。 血血浆浆总总渗渗透透压压力力是是这这两两种种渗渗透透压

50、压力力的的总总和和。但但是是总总渗渗透透压压力力绝绝大大部部分分是是由由低低分分子子晶晶体体物物质质产生的。产生的。88细胞膜通透性细胞膜通透性waterNa+ 、K+, etc.Do not produce tonicityProduce tonicity细胞内失水，水中毒细胞内失水，水中毒89Water、ionsalt、sugar,etc.Globulins, albumin, lipoprotein, etc.Do not produce tonicityProduce tonicity水肿水肿毛细血管壁通透性毛细血管壁通透性90临床对大面积烧伤或由于失血过多而造成临床对大面积烧伤或由于

51、失血过多而造成血容量降低的患者进行补液时，除补以生理盐血容量降低的患者进行补液时，除补以生理盐水外，同时还需要输入血浆或右旋糖酐等代血水外，同时还需要输入血浆或右旋糖酐等代血浆，以恢复血浆胶体渗透压力并增加血容量。浆，以恢复血浆胶体渗透压力并增加血容量。晶体与胶体渗透压力的生理作用不同：晶体与胶体渗透压力的生理作用不同：晶晶体体渗渗透透压压力力对对维维持持细细胞胞内内外外的的水水、电电解解质质平平衡衡及及血血液液细细胞胞的的正正常常形形态态和和功功能能起起主主要作用；要作用；胶胶体体渗渗透透压压力力对对保保持持血血浆浆和和组组织织间间液液的的液体量平衡方面起着重要的作用。液体量平衡方面起着重要

52、的作用。91例例2-11人的血浆在人的血浆在-0.56凝固，问凝固，问37血血浆的渗透浓度及渗透压各为多少？（水的浆的渗透浓度及渗透压各为多少？（水的Kf1.86）解：解： Tf=Kfb B血浆的渗透压为血浆的渗透压为92基本概念基本概念1.电解质电解质(electrolyte)在在在在水水水水溶溶溶溶液液液液中中中中能能能能完完完完全全全全解解解解离离离离成成成成离离离离子子子子的的的的化化化化合合合合物物物物，如如如如：离子型化合物离子型化合物离子型化合物离子型化合物KClKCl，强极性分子，强极性分子，强极性分子，强极性分子HClHCl等。等。等。等。2.强电解质强电解质(stronge

53、lectrolyte)第四节第四节强电解质溶液强电解质溶液溶溶于水中于水中或者熔融状态下能导电的化合物或者熔融状态下能导电的化合物。93平衡常数平衡常数3.弱电解质弱电解质(weakelectrolyte)弱电解质的解离平衡（弱电解质的解离平衡（动态可逆动态可逆） HAcH+Ac94解离度解离度(degreeofdissociation)强电解质强电解质 30%中强电解质中强电解质530%弱电解质弱电解质 5% 解离度可通过测定依数性如解离度可通过测定依数性如Tf、Tb、等求得等求得一、强电解质和解离度一、强电解质和解离度95例例2-12某电解质某电解质HA溶液，其质量摩尔浓度溶液，其质量摩尔

54、浓度b（HA）为）为0.10molkg-1，测得溶液的测得溶液的Tf为为0.19，求该物质的解离度。，求该物质的解离度。解解：设该物质的解离度为设该物质的解离度为 ，HA在水溶液中达在水溶液中达到解离平衡时，则有到解离平衡时，则有HAH+A平衡时平衡时0.100.100.10 0.1096溶液中各种分子离子的总浓度为溶液中各种分子离子的总浓度为HA+H+A-=(0.100.10)+0.10 +0.10 molkg-1=0.10(1+)molkg-1根据根据Tf=KfbB0.19K1.86Kkgmol-10.10(1+)molkg-10.0222.297二、强电解质溶液理论简介二、强电解质溶液理

55、论简介离子氛离子氛(ionatmosphere)DebyeHckel理论理论离子相互作用理论离子相互作用理论98n离子相互作用理论要点：离子相互作用理论要点： 强电解质在水中全部解离；强电解质在水中全部解离； 离子间通过静电力相互作用；离子间通过静电力相互作用； 各离子周围被反电荷离子包围各离子周围被反电荷离子包围离子氛；离子氛； 离子氛的存在使溶液中离子的运动受到限制。离子氛的存在使溶液中离子的运动受到限制。99强、弱电解质解离度的含义的区别强、弱电解质解离度的含义的区别n弱弱电解质解离度含义：表示电解质解离的百分电解质解离度含义：表示电解质解离的百分数；数；n弱电解质溶液中离子浓度很小，一

56、般可以不考弱电解质溶液中离子浓度很小，一般可以不考虑离子间的相互作用。虑离子间的相互作用。n强电解质解离度的含义：反映了溶液中离子间强电解质解离度的含义：反映了溶液中离子间相互牵制作用的大小，并不是真正的解离度，相互牵制作用的大小，并不是真正的解离度，称之为称之为表观解离度；表观解离度；100三、离子的活度和活度因子三、离子的活度和活度因子有效浓度（表观浓度、活度有效浓度（表观浓度、活度activity）在单位体积电解质溶液中，表观上所含有的在单位体积电解质溶液中，表观上所含有的离子浓度称为有效浓度，也称为活度。离子浓度称为有效浓度，也称为活度。a=BbB/b B活度因子活度因子(activi

57、tyfactor) b 标准态的浓度标准态的浓度(即即1molkg-1) aBbB，B1101（1）溶液中离子浓度很小，电荷数也很少时）溶液中离子浓度很小，电荷数也很少时B约等于约等于1；（2）中性分子活度因子为）中性分子活度因子为1；（3）弱电解质溶液活度因子为）弱电解质溶液活度因子为1；对于对于1:1型电解质，型电解质，平均活度因子平均活度因子(几何平均值几何平均值)平均活度平均活度注注 意意（4）在实验中测得的是）在实验中测得的是平均活度因子平均活度因子102离子强度（离子强度（ionicstrength）定义：定义：bi :第第i 种离子的质量摩尔浓度种离子的质量摩尔浓度z zi :第

58、第i 种离子的电荷数种离子的电荷数单位：单位：molkg-1103离子强度是溶液中存在的离子所产生的电场离子强度是溶液中存在的离子所产生的电场强度的量度。它与离子的本性无关。强度的量度。它与离子的本性无关。离子强度离子强度I反映了离子间作用力的强弱，反映了离子间作用力的强弱，I值值越大，离子间的作用力越大。反之，越大，离子间的作用力越大。反之，I值越值越小，离子间的作用力也越小。小，离子间的作用力也越小。离子强度的含义离子强度的含义: :离子强度和活度因子的关系离子强度和活度因子的关系 ？104DebyeHckel方程方程i ：第：第i种离子的活度因子种离子的活度因子zi :第第i种离子的电荷

59、数种离子的电荷数I ：离子强度，单位：离子强度，单位molkg-1A ：常数，：常数，298.15K时水溶液中为时水溶液中为0.509kg1/2mol-1/2105在一定的浓度范围里，溶液的离子强度越在一定的浓度范围里，溶液的离子强度越大，离子所带的电荷越多，离子间的牵制大，离子所带的电荷越多，离子间的牵制作用越强，活度因子就越小，反之亦然。作用越强，活度因子就越小，反之亦然。浓度相同时，离子所带的电荷越多，活度浓度相同时，离子所带的电荷越多，活度因子越小。因子越小。电解质离子的平均活度因子电解质离子的平均活度因子注：此式仅适用于离子强度注：此式仅适用于离子强度0.01molkg-1的溶液。的

60、溶液。106例例2-13求求25时时0.010molL-1HCl溶液的溶液的活度。活度。解：解：107小小结结n掌握溶液和溶解的一般概念、溶液组成标掌握溶液和溶解的一般概念、溶液组成标度的表示方法及有关计算。度的表示方法及有关计算。n熟悉溶液的蒸气压下降熟悉溶液的蒸气压下降沸点升高沸点升高凝固凝固点降低的原因和规律。点降低的原因和规律。n掌握溶液渗透压、渗透浓度的概念掌握溶液渗透压、渗透浓度的概念计算计算及其在医药上的应用。及其在医药上的应用。108n掌握解离度，活度，活度系数，离子强度掌握解离度，活度，活度系数，离子强度等基本概念等基本概念a=BbB/bn熟悉强电解质溶液理论熟悉强电解质溶液理论109