第一章稀溶液的依數(shù)性

1、第一章 稀溶液的依數(shù)性Colligative properties of dilute solution第一章 稀溶液的依數(shù)性 蒸氣壓下降蒸氣壓下降 (vapor pressure lowering) 沸點(diǎn)升高沸點(diǎn)升高 (boiling point elevation) 凝固點(diǎn)降低凝固點(diǎn)降低 (freezing point depression) 滲透壓滲透壓 (osmotic pressure) 難難揮發(fā)性揮發(fā)性非非電解質(zhì)溶液的這類性質(zhì)只與溶質(zhì)、電解質(zhì)溶液的這類性質(zhì)只與溶質(zhì)、溶劑微粒（分子、離子）數(shù)的比值有關(guān)，而與溶溶劑微粒（分子、離子）數(shù)的比值有關(guān)，而與溶質(zhì)的本性無關(guān)，稱為質(zhì)的本性無關(guān)，稱

2、為稀稀溶液（溶液（bB0.2 molkg 1）的的依數(shù)性依數(shù)性。第一節(jié) 溶液的蒸氣壓下降一、蒸氣壓一、蒸氣壓 p（vapour pressure ） 1. 水（水（l）水（水（g）蒸發(fā)蒸發(fā)凝結(jié)凝結(jié) 當(dāng)當(dāng)v蒸發(fā)蒸發(fā)= v凝結(jié)凝結(jié)時(shí)，氣液相達(dá)到平衡，這種與液相處于動(dòng)時(shí)，氣液相達(dá)到平衡，這種與液相處于動(dòng)態(tài)平衡的氣體叫做態(tài)平衡的氣體叫做飽和蒸氣飽和蒸氣。蒸氣壓蒸氣壓：飽和蒸氣具有的壓力稱為該溫度下的飽和蒸氣壓。：飽和蒸氣具有的壓力稱為該溫度下的飽和蒸氣壓。 單位單位為為Pa（帕）或（帕）或 kPa（千（千帕）。帕）。2. 影響蒸氣壓p的因素 液體的本性（同溫下不同的物質(zhì)有不同的液體的本性（同溫下不同的

3、物質(zhì)有不同的p）；）； p隨溫度升高而增大；隨溫度升高而增大； 固體具有一定的固體具有一定的p ； p大大易揮發(fā)物質(zhì)易揮發(fā)物質(zhì) p 小小 難難揮發(fā)物質(zhì)揮發(fā)物質(zhì)升華：碘，樟腦升華：碘，樟腦二、溶液的蒸氣壓下降（p）1. 原因：原因：加入一種難揮發(fā)性溶質(zhì)加入一種難揮發(fā)性溶質(zhì)2. 拉烏爾定律：拉烏爾定律：（難、非、?。y、非、?。?p = p* xA經(jīng)驗(yàn)公式經(jīng)驗(yàn)公式 p = p* - p = p* - p* xA = p* xB蒸氣壓：溶液純?nèi)軇┱魵鈮海喝芤杭內(nèi)軇﹑ = p* - p2. 拉烏爾定律 內(nèi)容內(nèi)容：溫度一定時(shí)，難揮發(fā)性非電解質(zhì)?。簻囟纫欢〞r(shí)，難揮發(fā)性非電解質(zhì)稀溶液的蒸氣壓下降溶液的蒸氣

4、壓下降p與溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃與溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度度bB成正比，而與溶質(zhì)的本性無關(guān)。成正比，而與溶質(zhì)的本性無關(guān)。 表達(dá)式表達(dá)式：p = p* - p 表明表明：蒸氣壓下降只與一定量溶劑中所含的：蒸氣壓下降只與一定量溶劑中所含的溶質(zhì)的微粒數(shù)有關(guān)，而與溶質(zhì)的種類無關(guān)。溶質(zhì)的微粒數(shù)有關(guān)，而與溶質(zhì)的種類無關(guān)。 nB mA(溶劑溶劑)= K= K bB第二節(jié) 溶液的沸點(diǎn)升高和凝固點(diǎn)降低 一、溶液的沸點(diǎn)升高一、溶液的沸點(diǎn)升高（boiling point elevation）1. 液體的沸點(diǎn)液體的沸點(diǎn)Tb：p液液=p外外時(shí)的溫度（沸騰）。時(shí)的溫度（沸騰）。 液體的液體的正常沸點(diǎn)正常沸點(diǎn)是指外壓為是指外壓為101

5、.3kPa時(shí)的沸點(diǎn)；時(shí)的沸點(diǎn)； 液體的沸點(diǎn)隨外壓而變化，壓力愈大，沸液體的沸點(diǎn)隨外壓而變化，壓力愈大，沸點(diǎn)愈高。點(diǎn)愈高。 熱壓滅菌熱壓滅菌 ；2. 溶液的沸點(diǎn)升高原因 原因：蒸氣壓下降原因：蒸氣壓下降 Tb = Tb - Tb* 101.3P (kPa)373 (Tb*) T (K)純水純水水溶液水溶液TbTb3. 溶液的沸點(diǎn)升高值的計(jì)算公式 Tb = Tb - Tb* = Kb bBKb:溶劑溶劑的沸點(diǎn)升高常數(shù)的沸點(diǎn)升高常數(shù)表明表明：難揮發(fā)性的非電解質(zhì)稀溶液的沸點(diǎn)升高：難揮發(fā)性的非電解質(zhì)稀溶液的沸點(diǎn)升高Tb只與溶質(zhì)的只與溶質(zhì)的bB有關(guān)，而與溶質(zhì)的本性無有關(guān)，而與溶質(zhì)的本性無關(guān)。關(guān)。 1. 1

6、. 純液體的凝固點(diǎn)純液體的凝固點(diǎn)Tf：二、溶液的凝固點(diǎn)降低（freezing point lowing） 物質(zhì)液相凝固點(diǎn)就等于固相的熔點(diǎn)。物質(zhì)液相凝固點(diǎn)就等于固相的熔點(diǎn)。固液相共存時(shí)的溫度。固液相共存時(shí)的溫度。外壓一定時(shí)，外壓一定時(shí)， p液液=p固固時(shí)的溫度。時(shí)的溫度。 水的凝固點(diǎn)又稱為冰點(diǎn)。水的凝固點(diǎn)又稱為冰點(diǎn)。 2. 溶液的凝固點(diǎn)降低原因水水冰冰溶液溶液AB0.61273 (Tf *) A ：冰：冰-水共存水共存TfP (kPa)T (K)B ：冰：冰-溶液共存溶液共存 Tf 原因：蒸氣壓下降原因：蒸氣壓下降 Tf = Tf * - Tf3. 溶液的凝固點(diǎn)降低值的計(jì)算公式 Tf = Tf

7、* - Tf = Kf bBKf為溶劑的凝固點(diǎn)降低常數(shù)為溶劑的凝固點(diǎn)降低常數(shù)表明表明：難揮發(fā)性的非電解質(zhì)稀溶液的凝固點(diǎn)降低：難揮發(fā)性的非電解質(zhì)稀溶液的凝固點(diǎn)降低Tf 只與溶質(zhì)的只與溶質(zhì)的bB有關(guān)，而與溶質(zhì)的本性無有關(guān)，而與溶質(zhì)的本性無關(guān)。關(guān)。 應(yīng)用一：測定溶質(zhì)的相對分子質(zhì)量 例例 取取0.749g谷氨酸溶于谷氨酸溶于50.0g水中，測得凝固水中，測得凝固點(diǎn)為點(diǎn)為-0.188，試求谷氨酸的摩爾質(zhì)量。，試求谷氨酸的摩爾質(zhì)量。 解：解： Tf = Kf bBnBmAKf mBmA MB則則MB=Kf mBmA Tf 1.86 0.749 0.050 0.188 =148(g mol -1)= Kf=

8、測定溶質(zhì)的相對分子質(zhì)量說明：說明：利用溶液的沸點(diǎn)升高和利用溶液的沸點(diǎn)升高和凝固點(diǎn)降低凝固點(diǎn)降低都可以都可以測定溶質(zhì)的相對分子質(zhì)量。測定溶質(zhì)的相對分子質(zhì)量。 Tb法會因溫度高而引起溶劑揮發(fā)，使溶液變濃法會因溫度高而引起溶劑揮發(fā)，使溶液變濃而引起誤差而引起誤差 ； 大多大多數(shù)數(shù)溶溶劑劑的的Kf值值Kb值值，因此同一溶液的，因此同一溶液的 TfTb，因而，因而靈靈敏度高、敏度高、實(shí)驗(yàn)誤實(shí)驗(yàn)誤差小差??； 某些生物樣品不耐高溫，在沸點(diǎn)易變性或破壞。某些生物樣品不耐高溫，在沸點(diǎn)易變性或破壞。 應(yīng)用二：制作防凍劑和冷卻劑 鹽和冰的混合物可用作冷卻劑，在水產(chǎn)鹽和冰的混合物可用作冷卻劑，在水產(chǎn)事業(yè)和食品貯藏及運(yùn)

9、輸中廣泛使用。事業(yè)和食品貯藏及運(yùn)輸中廣泛使用。 例子例子： NaCl和冰和冰 -22，原因原因：冰的表面總附有少量水，當(dāng)撒上鹽后，鹽溶解冰的表面總附有少量水，當(dāng)撒上鹽后，鹽溶解在水中成溶液，此時(shí)溶液的蒸氣壓下降，當(dāng)它低在水中成溶液，此時(shí)溶液的蒸氣壓下降，當(dāng)它低于冰的蒸氣壓時(shí)，冰就會融化。冰融化時(shí)將吸收于冰的蒸氣壓時(shí)，冰就會融化。冰融化時(shí)將吸收大量的熱，于是冰鹽混合物的溫度就會降低。大量的熱，于是冰鹽混合物的溫度就會降低。CaCl22H2O和冰和冰 -55第三節(jié) 溶液的滲透壓力一、滲透現(xiàn)象和滲透壓力一、滲透現(xiàn)象和滲透壓力二、溶液的滲透壓力與濃度及溫度的關(guān)系二、溶液的滲透壓力與濃度及溫度的關(guān)系 三

10、、滲透壓力在醫(yī)學(xué)上的意義三、滲透壓力在醫(yī)學(xué)上的意義 滲透現(xiàn)象滲透現(xiàn)象滲透現(xiàn)象: :溶劑透過半透膜進(jìn)入溶液的自發(fā)過程。溶劑透過半透膜進(jìn)入溶液的自發(fā)過程。半透膜半透膜結(jié)果：結(jié)果：溶液一側(cè)的液面升高。溶液一側(cè)的液面升高。原因：原因：單位時(shí)間內(nèi)由純?nèi)軇┻M(jìn)入溶液中的溶劑單位時(shí)間內(nèi)由純?nèi)軇┻M(jìn)入溶液中的溶劑分分子數(shù)子數(shù)要比由溶液進(jìn)入純?nèi)軇┑亩?。要比由溶液進(jìn)入純?nèi)軇┑亩?。半透?semi-permeable membrane) 定義定義 只允許溶劑只允許溶劑(水水)分子通過不允許溶分子通過不允許溶質(zhì)質(zhì)(蔗糖蔗糖)分子透過的薄膜。分子透過的薄膜。 人工制備膜人工制備膜(如如火棉膠膜、玻璃紙及羊皮紙等火棉膠膜、玻

11、璃紙及羊皮紙等) )； 生物膜生物膜( (如細(xì)胞膜、毛細(xì)血管壁等如細(xì)胞膜、毛細(xì)血管壁等) )。滲透方向1. 1. 溶劑分子從溶劑分子從純?nèi)軇┘內(nèi)軇┮环酵环酵芤喝芤阂环綕B透；一方滲透；2. 2. 溶劑分子從溶劑分子從稀稀溶液一方往溶液一方往濃濃溶液一方滲透。溶液一方滲透。產(chǎn)生滲透現(xiàn)象必須具備的兩個(gè)條件一是有半透膜的存在；一是有半透膜的存在；二是半透二是半透膜兩側(cè)單位體積內(nèi)溶劑分子數(shù)不相等膜兩側(cè)單位體積內(nèi)溶劑分子數(shù)不相等。( (半透半透膜兩側(cè)存在濃度差膜兩側(cè)存在濃度差。) )滲透壓力(osmotic pressure) 定義定義 為維持只允許溶劑通過的膜所隔開的為維持只允許溶劑通過的膜所隔開的

12、溶液與溶劑之間的滲透平衡而需要的溶液與溶劑之間的滲透平衡而需要的超額壓力。超額壓力。 符號符號 單位單位 Pa 或或 kPa二、溶液的滲透壓力與濃度及溫度的關(guān)系1. 范托夫（范托夫（Vant Hoff）定律：）定律：單位：單位：R=8.314 JK-1mol-1 ，V = nRT = cBRT稀水溶液稀水溶液 (cBbB) RT bB表明表明: 稀溶液的稀溶液的大小僅與單位體積溶液中溶質(zhì)質(zhì)點(diǎn)大小僅與單位體積溶液中溶質(zhì)質(zhì)點(diǎn)數(shù)的多少有關(guān)，而與溶質(zhì)的本性無關(guān)。數(shù)的多少有關(guān)，而與溶質(zhì)的本性無關(guān)。T (K )bB (mol kg -1 )或或cB (mol L-1 )則則 (kPa)滲透壓力的計(jì)算解解

13、C12H22O11的摩爾質(zhì)量為的摩爾質(zhì)量為342 gmol-1，則，則 nV2.00342 0.050例例 將將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時(shí)的滲透壓。時(shí)的滲透壓。 = cB RTc(C12H22O11) = = 0.117 (molL-1)= 0.117 8.314 310 =302( kPa)滲透壓力的間接測定 例例 測得淚水的凝固點(diǎn)為測得淚水的凝固點(diǎn)為-0.52，求淚水在體，求淚水在體溫溫37時(shí)的滲透壓力。時(shí)的滲透壓力。 Tf = Kf bB = bB RT = Tf RTKf0.528.314(273+

14、37)1.86=解解bB =Tf / Kf= 721 ( kPa)滲透壓力法測定相對分子質(zhì)量例例 將將1.00 g血紅素溶于適量純水中，配置成血紅素溶于適量純水中，配置成100 ml溶液，在溶液，在20時(shí)測得溶液的滲透壓力為時(shí)測得溶液的滲透壓力為0.366 kPa,求血紅素的相對分子質(zhì)量。求血紅素的相對分子質(zhì)量。 V = n RTmB RTMB解解滲透壓力法滲透壓力法是測定蛋白質(zhì)等是測定蛋白質(zhì)等高分子化合物高分子化合物的相對分的相對分子質(zhì)量的最好方法。子質(zhì)量的最好方法。 =1.00 8.314(273+20)0.3660.100MB =mB RT V= 6.66104(g mol -1)=血紅

15、素的濃度僅為血紅素的濃度僅為1.5010-4 molL-1凝固點(diǎn)下降僅為凝固點(diǎn)下降僅為2.7910-4【歸納】很難測定很難測定滲透壓力相當(dāng)于滲透壓力相當(dāng)于37.3 mmH2O柱柱可準(zhǔn)確測定可準(zhǔn)確測定 總結(jié)：總結(jié)：難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液p= KbBTb = Kb bB = = cBRT bBRTTf = Kf bB電解質(zhì)溶液的依數(shù)性 弱電解質(zhì)的依數(shù)性計(jì)算可近似等同于非電解質(zhì)。弱電解質(zhì)的依數(shù)性計(jì)算可近似等同于非電解質(zhì)。Tb =i Kb bB Tf = i Kf bB = = i cB RT i bB RT校正因子校正因子i ：一：一“分子分子”電解質(zhì)解離出的粒子個(gè)數(shù)。電解質(zhì)解離出

16、的粒子個(gè)數(shù)。 A-B2或或A2-B型強(qiáng)電解質(zhì)如型強(qiáng)電解質(zhì)如(MgCl2、Na2SO4等等) A-B型強(qiáng)電解質(zhì)型強(qiáng)電解質(zhì)(如如KCl、CaSO4、NaHCO3等等)p= i K bBi= 2i=3三、滲透壓力在醫(yī)學(xué)上的意義 1.1.滲透濃度滲透濃度(osmolarity)溶液中產(chǎn)生滲透效應(yīng)的溶質(zhì)粒子（分子、溶液中產(chǎn)生滲透效應(yīng)的溶質(zhì)粒子（分子、離子）統(tǒng)稱為離子）統(tǒng)稱為滲透活性物質(zhì)。滲透活性物質(zhì)。單位單位 mmolL-1定義定義 滲透活性物質(zhì)的物質(zhì)的量除以溶液的體積。滲透活性物質(zhì)的物質(zhì)的量除以溶液的體積。符號符號 cos例例 計(jì)算醫(yī)院補(bǔ)液用的計(jì)算醫(yī)院補(bǔ)液用的50.0 gL-1葡萄糖溶液葡萄糖溶液（C

17、6H12O6）和生理鹽水的滲透濃度。）和生理鹽水的滲透濃度。 解解 C6H12O6是非電解質(zhì)，是非電解質(zhì)，NaCl是是i = 2的強(qiáng)電解質(zhì)的強(qiáng)電解質(zhì) C6H12O6 和和NaCl的摩爾質(zhì)量分別為的摩爾質(zhì)量分別為180 和和58.5 (gmol-1) C6H12O6：cos= =278 mmolL-150.0 1000180NaCl ：cos= 2=308 mmolL-19 100058.5等滲、高滲和低滲溶液的概念1. 正常人血漿的滲透濃度為正常人血漿的滲透濃度為303.7 mmolL-1 常用的等滲溶液有生理鹽水、常用的等滲溶液有生理鹽水、50.0 g/L葡葡萄糖溶液、萄糖溶液、12.5 g

18、L-1的的NaHCO3 溶液。溶液。2. 臨床上規(guī)定臨床上規(guī)定: 等滲溶液等滲溶液: :cos在在280320 mmolL-1的溶液的溶液; 高滲溶液高滲溶液: :cos320 mmolL-1的溶液；的溶液； 低滲溶液低滲溶液: :cos280 mmolL-1的溶液的溶液 (isotonic solution)(hypertonic solution)(hypotonic solution) 等滲、高滲和低滲溶液在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用 a. 等滲溶液等滲溶液 ( (生理鹽水生理鹽水)b. 高滲溶液高滲溶液( ( 15 gL-1NaCl )低滲溶液低滲溶液( ( 5 gL-1NaCl )“維持原狀維持原狀”“皺縮皺縮”“溶血溶血” 晶體滲透壓和膠體滲透壓（自學(xué)）晶體滲透壓和膠體滲透壓（自學(xué)）習(xí)題11.1.相同濃度的葡萄