溶液與膠體溶液PPT課件

1、引言人的生命活動離不開各種溶液，如日常飲料、生理鹽水、葡萄糖溶液、人體組織間液、血液、淋巴液及各種腺體的分泌液等。食物的消化吸收、生命過程必須的氧氣的吸收和二氧化碳排泄，以及體內(nèi)的新陳代謝反應(yīng)都在溶液中進(jìn)行?？梢哉f沒有溶液就沒有生命。因此，學(xué)習(xí)溶液相關(guān)知識對我們有重要的意義。第1頁/共49頁第一節(jié) 溶液組成量度的表示方法一、物質(zhì)的量濃度 物質(zhì)的量濃度，可以簡稱為濃度，是溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量nB（B表示溶液中的溶質(zhì)）與溶液體積V之比，符號為cB。即： 物質(zhì)的量濃度的國際單位是molm-3，醫(yī)學(xué)常用單位是molL-1或mmolL-1。VncBB第2頁/共49頁例1-1 100 mL正常人的血清中含

2、有10.0 mg Ca2+離子，計算正常人血清中Ca2+離子的物質(zhì)的量濃度（用mmolL-1表示）。解：已知V = 100 mL = 0.10 L，MCa2+=40gmol-1答：正常人血清中Ca2+離子的物質(zhì)的量濃度是2.5 mmolL-1。1 -1 -1 -CaCaLmmol 2.5Lmol 0025. 0L 10. 0molg 40g 010. 02222VMmVncCaCa第3頁/共49頁二、質(zhì)量濃度 質(zhì)量濃度是溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量mB與溶液體積V之比，符號為B。即： 質(zhì)量濃度的國際單位是kgm-3，醫(yī)學(xué)上常用單位是gL-1或mgL-1。VmBB第4頁/共49頁例1-2 100 mL生理鹽

3、水中含有0.90 g NaCl，計算生理鹽水的質(zhì)量濃度。解：已知，V = 100 mL = 0.10 L答：生理鹽水的質(zhì)量濃度為9 gL-1。1 -NaClNaClLg 9L10. 090. 0gVm第5頁/共49頁三、質(zhì)量分?jǐn)?shù)和體積分?jǐn)?shù) 質(zhì)量分?jǐn)?shù)是指溶液中溶質(zhì)質(zhì)量mB與溶液質(zhì)量m之比，符號為B。即： 質(zhì)量分?jǐn)?shù)可用小數(shù)表示，也可用百分?jǐn)?shù)表示。例如，市售濃硫酸的(H2SO4)=0.98或98%。mmBB第6頁/共49頁對于溶質(zhì)為液體的物質(zhì)來說，常用溶質(zhì)的體積（VB）與溶液體積（V）之比來表示溶液的濃度，這種溶液濃度叫做體積分?jǐn)?shù)，符號為B。即： 體積分?jǐn)?shù)也既可用小數(shù)表示，也可用百分?jǐn)?shù)表示。如，市售

4、藥用酒精的乙醇=0.95或95%；醫(yī)用消毒酒精的乙醇=0.75或75%；擦浴酒精的乙醇=0.300.50或30%50%。VVBB第7頁/共49頁例1-3 配制500 mL消毒酒精（B = 0.75）需無水酒精多少毫升？解：已知V = 500 mL，B = 0.75 答：量取375 mL無水酒精加水稀釋到500 mL即得消毒酒精。375mL75. 0mL500BBVV第8頁/共49頁 請你說明以上四種溶液濃度的表示方法cB、B、B和B之間有什么區(qū)別和聯(lián)系？第9頁/共49頁第二節(jié) 溶液的滲透壓一、滲透現(xiàn)象和滲透壓 溶劑分子透過半透膜由純?nèi)軇ɑ蛳∪芤海┻M(jìn)入溶液（或濃溶液）的自發(fā)過程稱為滲透現(xiàn)象。不

5、同濃度的兩種溶液被半透膜隔開時都有滲透現(xiàn)象發(fā)生。第10頁/共49頁 滲透現(xiàn)象產(chǎn)生的原因是蔗糖分子不能透過半透膜，而水分子卻可以自由通過半透膜。 可見，滲透現(xiàn)象的產(chǎn)生必須具備兩個條件：一是有半透膜存在，二是半透膜兩側(cè)的溶液要有濃度差。第11頁/共49頁 如果剛開始就在蔗糖水溶液的一側(cè)施加一定壓力，恰好阻止上述滲透現(xiàn)象發(fā)生，則把此時在溶液液面上所施加的壓力稱為該溶液的滲透壓。第12頁/共49頁 如果被半透膜隔開的是兩種不同濃度的溶液，當(dāng)滲透達(dá)到平衡時，液柱產(chǎn)生的靜液壓既不是濃溶液的滲透壓，也不是稀溶液的滲透壓，而是這兩種溶液滲透壓之差。 滲透壓是溶液的一個重要性質(zhì)，它也存在于人體內(nèi)，并且與人體的機(jī)

6、能活動相關(guān)。比如人體內(nèi)的毛細(xì)管壁具有半透膜的特征，可以讓血液和體液中的小分子物質(zhì)、離子、水分自由透過，但是不讓血液中的蛋白質(zhì)等大分子透過。第13頁/共49頁二、滲透壓與濃度、溫度的關(guān)系 1886年范特荷甫（vant Hoff）根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，總結(jié)出稀溶液的滲透壓與溶液的濃度和溫度關(guān)系為： = cBRT 第14頁/共49頁 在一定溫度下，稀溶液的滲透壓與單位體積溶液中所含溶質(zhì)的粒子數(shù)（分子數(shù)或離子數(shù)）成正比，而與溶質(zhì)的本性無關(guān)。 因此，對于任意溶質(zhì)的非電解質(zhì)溶液，在一定溫度下，只要cB相同，滲透壓就相同。如0.3 molL-1葡萄糖溶液與0.3 molL-1蔗糖溶液的滲透壓相同。第15頁/共49頁

7、 0.3 molL-1 NaCl溶液的滲透壓約為0.3 molL-1葡萄糖溶液滲透壓的2倍。為什么？ 因此，對電解質(zhì)的稀溶液，范特荷甫公式修正為： = icBRT 例如，KCl的i=2，Ca(NO3)2的i=3。非電解質(zhì)的校正系數(shù)可看成是1。第16頁/共49頁 三、滲透壓在醫(yī)學(xué)上的意義（一）滲透濃度溶液中能產(chǎn)生滲透效應(yīng)的溶質(zhì)粒子（分子或離子）統(tǒng)稱為滲透活性物質(zhì)。醫(yī)學(xué)上把滲透活性物質(zhì)的總物質(zhì)的量濃度稱為滲透濃度，用符號cos表示，其常用單位為molL-1或mmolL-1。 醫(yī)學(xué)上常用滲透濃度來間接表示溶液滲透壓的大小。第17頁/共49頁例1-4 計算50.0gL-1葡萄糖溶液和9gL-1生理鹽水

8、溶液的滲透濃度。解：葡萄糖為非電解質(zhì)，i=1；NaCl為強(qiáng)電解質(zhì)，i=2，根據(jù)題意得：答：50.0gL-1葡萄糖溶液的滲透濃度為278molL-1，9gL-1生理鹽水溶液的滲透濃度為308molL-1。1111,1111OHCOHC,308308. 05 .580 . 9222780.27818050.0M612661266126LmmolLmolmolgLgccLmmolLmolmolgLgcNaClNaClosOHCos第18頁/共49頁（二）等滲、低滲和高滲溶液滲透壓相等的兩種溶液，稱為等滲溶液；滲透壓不等的兩種溶液，其中滲透壓高的稱為高滲溶液，滲透壓低的稱為低滲溶液。 臨床上規(guī)定血漿總

9、滲透濃度正常范圍是280320 mmolL-1，規(guī)定：280320 mmolL-1 等滲溶液小于280 mmolL-1 低滲溶液大于320 mmolL-1 高滲溶液第19頁/共49頁 臨床給病人大量補(bǔ)液時，用等滲溶液是一個基本原則。 紅細(xì)胞在不同溶液中的形態(tài)不同！第20頁/共49頁（三）晶體滲透壓和膠體滲透壓 血漿中含有低分子的晶體物質(zhì)（如氯化鈉、葡萄糖和碳酸氫鈉等）和高分子的膠體物質(zhì)（如蛋白質(zhì)）。血漿滲透壓是這兩類物質(zhì)所產(chǎn)生滲透壓的總和，其中由低分子晶體物質(zhì)產(chǎn)生的滲透壓叫做晶體滲透壓；由高分子膠體物質(zhì)產(chǎn)生的滲透壓叫做膠體滲透壓。第21頁/共49頁 晶體滲透壓和膠體滲透壓在維持體內(nèi)鹽-水平衡上

10、發(fā)揮著不同的作用。細(xì)胞膜將細(xì)胞內(nèi)液和外液隔開，并只能讓水分子自由通過膜內(nèi)外，而K+、Na+不易透過。如人體內(nèi)缺水時，細(xì)胞外液的鹽濃度升高，晶體滲透壓增大，于是細(xì)胞內(nèi)水分子向外滲透，造成細(xì)胞失水；如果大量飲水或輸入過多的葡萄糖溶液，則使細(xì)胞外液的水分子向細(xì)胞內(nèi)滲透，嚴(yán)重時可引起水中毒。第22頁/共49頁 毛細(xì)血管壁也是體內(nèi)的一種半透膜，隔著血漿和組織間液，它能讓水、葡萄糖、尿素、氨基酸及各種離子自由通過，而不允許蛋白質(zhì)高分子通過，如血漿中蛋白質(zhì)減少時，血漿中的膠體滲透壓就會降低，血漿中的水就會透過毛細(xì)血管壁進(jìn)入組織間液，致使血容量（人體血液總量）降低，而組織間液增多，這是形成水腫的原因之一。第2

11、3頁/共49頁第三節(jié) 溶膠和高分子化合物溶液 人們通常把具體的研究對象稱為體系。一種或幾種物質(zhì)分散在另一種（或幾種）物質(zhì)中所形成的體系稱為分散系，其中被分散的物質(zhì)稱為分散相（或分散質(zhì)），而容納分散相的連續(xù)介質(zhì)則稱為分散介質(zhì)（或分散劑）。 例如，蔗糖水就是一種分散系，其中蔗糖分子是分散相，水是分散介質(zhì)。第24頁/共49頁分散系的分類情況第25頁/共49頁 一、溶膠（一）膠團(tuán)的結(jié)構(gòu) 溶膠是指直徑1100nm的固體顆粒分散在分散介質(zhì)里的分散體系。溶膠的分散相粒子即膠粒，是由許多小分子、原子或離子聚集而成的，具有雙電子層結(jié)構(gòu)。下面以AgI溶膠為例說明膠團(tuán)結(jié)構(gòu)。第26頁/共49頁 實驗表明，在AgNO3

12、和KI反應(yīng)中，若AgNO3過量，則膠核吸附n個Ag+而帶正電荷（a）；反之，若KI過量，則膠核吸附n個I-而帶負(fù)電（b）。 （a）AgNO3過量時 （b）KI過量時過量時第27頁/共49頁 體系中與膠核所帶電荷電性相反的離子稱為反離子。一方面，由于反離子帶有與膠核表面電荷電性相反的電荷，在靜電引力作用下，使之有靠近膠核的趨勢；另一方面，反離子由于擴(kuò)散運動，使之有遠(yuǎn)離膠核的趨勢。當(dāng)這兩種趨勢達(dá)到平衡時，使體系反離子按一定的濃度梯度分布，形成膠粒。還有部分反離子松散地分布在膠粒周圍，構(gòu)成擴(kuò)散層。所謂雙電子層就是指帶有相反電荷的吸附層與擴(kuò)散層。膠粒與擴(kuò)散層構(gòu)成膠團(tuán)。第28頁/共49頁膠團(tuán)結(jié)構(gòu)的表示方

13、法如下： AgI正溶膠的膠團(tuán)結(jié)構(gòu)其中mn，nx。從上述AgI溶膠的膠團(tuán)結(jié)構(gòu)可知，膠粒帶正電，但整個膠團(tuán)是電中性的。第29頁/共49頁（二）溶膠的性質(zhì)1.光學(xué)性質(zhì)丁達(dá)爾（Tyndall）效應(yīng)第30頁/共49頁在暗室中用一束強(qiáng)光投射到溶膠上，從光束的垂直方向上可以清楚地觀察到一條光帶，這是溶膠的丁達(dá)爾效應(yīng)。丁達(dá)爾效應(yīng)是光的散射現(xiàn)象。第31頁/共49頁 由于溶膠粒子的直徑大小在1100 nm之間，稍小于可見光波長（400700 nm），當(dāng)可見光透過溶膠時會產(chǎn)生明顯的散射作用。 而對于真溶液，由于分子或離子直徑遠(yuǎn)小于光的波長，光發(fā)生透射，顯得清澈透明。因此，可以用丁達(dá)爾現(xiàn)象區(qū)分溶膠和真溶液。第32頁/

14、共49頁2.動力學(xué)性質(zhì)布朗（Brown）運動 將一束強(qiáng)光透過溶膠并在光的垂直方向用超顯微鏡觀察，可以觀測到溶膠中的粒子在不停地作不規(guī)則的運動，這種不停的無規(guī)則的運動稱為布朗運動。第33頁/共49頁3.電學(xué)性質(zhì)電泳在一個U形管中，加入棕色的Fe(OH)3溶膠，然后插上電極并通直流電，陰極附近顏色逐漸變深，表示氫氧化鐵膠粒向陰極移動。第34頁/共49頁 這種膠粒在電場作用下定向移動的現(xiàn)象叫電泳。 溶膠的電泳方向可以判斷其膠粒帶電情況，向陽極遷移的膠粒帶負(fù)電，向陰極遷移的膠粒帶正電。 一般情況下，大多數(shù)金屬硫化物、硅酸、金、銀等溶膠，膠粒帶負(fù)電；大多數(shù)金屬氫氧化物溶膠，膠粒帶正電。第35頁/共49頁

15、4.溶膠的穩(wěn)定性和聚沉（1）溶膠的穩(wěn)定性 溶膠是不穩(wěn)定體系，具有自發(fā)聚結(jié)的趨勢，應(yīng)該很容易聚結(jié)而下沉，但事實上很多溶膠相當(dāng)穩(wěn)定。溶膠的穩(wěn)定性原因有以下幾點：溶膠分散程度高，膠粒體積小，具有強(qiáng)烈的布朗運動，可以克服重力作用而不易下沉。在溶膠體系中，由于膠粒都帶有相同的電荷，它們相互排斥阻止了彼此的靠近。膠團(tuán)中的吸附層離子和擴(kuò)散層離子都能發(fā)生水化作用，在其表面形成具有一定強(qiáng)度和彈性的水化膜，這層水化膜阻止了膠粒之間的直接接觸，使膠粒碰撞時不致引起聚沉。第36頁/共49頁（2）溶膠的聚沉 溶膠的穩(wěn)定是暫時的、有條件的、相對的。從溶膠的穩(wěn)定性來看，只要破壞了溶膠穩(wěn)定性的因素，溶膠粒子就會聚結(jié)而沉降，這

16、個過程稱為溶膠的聚沉。電解質(zhì)對溶膠的聚沉作用 加熱聚沉 溶膠的相互聚沉 例如：明礬KAl(SO4)212H2O能用于凈水第37頁/共49頁 二、高分子化合物溶液 高分子化合物是指具有較大相對分子質(zhì)量的大分子化合物，如蛋白質(zhì)、纖維素、淀粉、動植物膠、人工合成的各種樹脂等。 高分子化合物在適當(dāng)?shù)娜軇┲心軓?qiáng)烈的溶劑化，形成很厚的溶劑化膜而溶解，構(gòu)成了均勻、穩(wěn)定的分散系，稱為高分子化合物溶液。高分子化合物溶液的本質(zhì)是真溶液，丁達(dá)爾現(xiàn)象不明顯。加入少量電解質(zhì)無影響，加入多時引起鹽析。第38頁/共49頁 在溶膠中加入適量高分子化合物溶液，可以顯著的增加溶膠的穩(wěn)定性，這種現(xiàn)象叫高分子化合物的保護(hù)作用。 例如

17、，作為防腐藥的蛋白銀是一種膠體銀制劑，其制備過程中將蛋白質(zhì)高分子化合物加入到膠體銀中，使之比普通銀溶膠更穩(wěn)定、濃度更高、銀粒更細(xì)。第39頁/共49頁第四節(jié) 表面現(xiàn)象 體系中物理和化學(xué)性質(zhì)完全相同的部分稱為相。兩相接觸時的交界面稱為界面，若其中一相為氣體，則通常稱為表面。由于相界面分子與相內(nèi)部分子的受力情況不同，因此在相界面就會產(chǎn)生一些特殊的性質(zhì)，人們把這種產(chǎn)生在相界面上的特殊物理和化學(xué)現(xiàn)象統(tǒng)稱為界面現(xiàn)象或表面現(xiàn)象。第40頁/共49頁一、表面張力和表面能 水內(nèi)部水分子在內(nèi)部移動不做功。 水表面的水分子受到的引力不對稱，結(jié)果導(dǎo)致水面具有自動縮小的趨勢，這種收縮力稱為表面張力（）。大小與溫度和界面兩

18、相物質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)，單位是Nm-1。第41頁/共49頁 若要擴(kuò)展表面，把液體分子從內(nèi)部移到液體的表面層去，就必須克服向內(nèi)的引力而做功，此功轉(zhuǎn)化為移到表面層的分子的位能，稱為表面能（Es）。實驗表明，表面能Es與表面張力和表面積A有下列關(guān)系：Es = A 降低表面能有兩條途徑：一是減小表面積；二是降低表面張力，這可通過表面吸附來實現(xiàn)。第42頁/共49頁二、表面活性劑 液體的表面張力會因某種溶質(zhì)的進(jìn)入而發(fā)生變化，有的溶質(zhì)會使液體的表面張力增大，而有的則會使之減小。人們把凡是溶于水后能顯著降低水的表面張力的物質(zhì)，稱為表面活性物質(zhì)或表面活性劑。例如，肥皂就是一類應(yīng)用最廣最普遍的表面活性物質(zhì)。第43頁/共49頁（一）表面活性劑的結(jié)構(gòu)特點表面活性物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)具有共同特點：其分子都是由極性基團(tuán)和非極性基團(tuán)兩部分組成。極性基團(tuán)稱為親水基；非極性基團(tuán)稱疏水基或親油基。第44頁/共49頁（二）表面活性劑的乳化作用 將兩種互不相溶的液體（油和水）劇烈振蕩后，一種液體