第二章 稀薄溶液的依數(shù)性

1、第二章 稀薄溶液的依數(shù)性第二節(jié)第二節(jié) 溶液的沸點(diǎn)升高溶液的沸點(diǎn)升高 和凝固點(diǎn)降低和凝固點(diǎn)降低第一節(jié)第一節(jié) 溶液的蒸氣壓下降溶液的蒸氣壓下降第三節(jié)第三節(jié) 溶液的滲透壓力溶液的滲透壓力第一節(jié)第一節(jié) 溶液的蒸氣壓下降溶液的蒸氣壓下降二、溶液的蒸氣壓下降二、溶液的蒸氣壓下降 Raoult定律定律一、蒸氣壓一、蒸氣壓3一、蒸氣壓一、蒸氣壓(vapor pressure)1.蒸發(fā)蒸發(fā)(evaporation) 液相液相氣相氣相氣相氣相 液相液相2.凝結(jié)凝結(jié)(condensation)氣相氣相液相液相蒸發(fā)蒸發(fā)凝結(jié)凝結(jié) gas phase liquid phase 3.飽和蒸氣壓飽和蒸氣壓(簡(jiǎn)稱蒸氣壓簡(jiǎn)稱蒸氣

2、壓) (vapor pressure)4 在一定溫度下，當(dāng)液相蒸發(fā)的速率與氣相在一定溫度下，當(dāng)液相蒸發(fā)的速率與氣相凝結(jié)的速率相等時(shí)，液相和氣相達(dá)到平衡，此凝結(jié)的速率相等時(shí)，液相和氣相達(dá)到平衡，此時(shí)，蒸汽所具有的壓力稱為該溫度下的飽和蒸時(shí)，蒸汽所具有的壓力稱為該溫度下的飽和蒸氣壓，簡(jiǎn)稱氣壓，簡(jiǎn)稱蒸氣壓蒸氣壓。 飽和蒸氣壓飽和蒸氣壓 符號(hào)：符號(hào)：p 單位：?jiǎn)挝唬号了箍ǎㄅ了箍ǎ≒a 或或 kPa ) H2O(l)H2O (g)氣相氣相液相液相蒸發(fā)蒸發(fā)凝結(jié)凝結(jié) gas phase liquid phase5 1.蒸氣壓與液體的本性有關(guān)，在一定溫度蒸氣壓與液體的本性有關(guān)，在一定溫度下純凈物質(zhì)具有一定的

3、蒸氣壓，不同的物質(zhì)有下純凈物質(zhì)具有一定的蒸氣壓，不同的物質(zhì)有不同的蒸氣壓。不同的蒸氣壓。 2.蒸氣壓與溫度有關(guān)。溫度升高，蒸氣壓蒸氣壓與溫度有關(guān)。溫度升高，蒸氣壓增大。增大。 3.固體也具有一定的蒸氣壓固體也具有一定的蒸氣壓 ，溫度升高，溫度升高，固體的蒸氣壓增大。固體的蒸氣壓增大。 4.無(wú)論是固體還是液體，蒸氣壓大的稱為無(wú)論是固體還是液體，蒸氣壓大的稱為易揮發(fā)性物質(zhì)，蒸氣壓小的稱為難揮發(fā)性物易揮發(fā)性物質(zhì)，蒸氣壓小的稱為難揮發(fā)性物質(zhì)。質(zhì)。*乙醚乙醚34.6 oC乙醇乙醇78.5 oC 水水100 oC101.3kPap0 20 40 60 80 100 120T / oC7表表21 不同溫度下

4、水的蒸氣壓不同溫度下水的蒸氣壓T/K p/kPa T/K p/kPa 2732782832933033133230.610 60.871 91.227 92.338 54.242 37.375 412.333 633334335336337342319.918 335.157 447.342 670.100 1101.324 7476.026 28表表22 不同溫度下冰的蒸氣壓不同溫度下冰的蒸氣壓*T/K p/kPa T/K p/kPa 2482532582630.063 50.103 50.165 30.260 02682722730.401 30.562 60.610 69二、溶液的蒸氣壓

5、下降二、溶液的蒸氣壓下降Raoult定律定律 實(shí)驗(yàn)表明在相同的溫度下，水的蒸氣壓大于實(shí)驗(yàn)表明在相同的溫度下，水的蒸氣壓大于葡萄糖溶液的蒸氣壓。葡萄糖溶液的蒸氣壓。10圖圖2-2 純?nèi)軇┖腿芤赫舭l(fā)凝聚示意圖純?nèi)軇┖腿芤赫舭l(fā)凝聚示意圖 純?nèi)軇┘內(nèi)軇?溶液溶液溶劑分子溶劑分子溶質(zhì)分子溶質(zhì)分子(a)(b)11 大量的實(shí)驗(yàn)證明，含有難揮發(fā)性溶質(zhì)大量的實(shí)驗(yàn)證明，含有難揮發(fā)性溶質(zhì)溶液的蒸氣壓總是低于同溫度純?nèi)軇┑恼羧芤旱恼魵鈮嚎偸堑陀谕瑴囟燃內(nèi)軇┑恼魵鈮骸＿@種現(xiàn)象稱為溶液的氣壓。這種現(xiàn)象稱為溶液的蒸氣壓下降蒸氣壓下降（vapor pressure lowering）。 溶液中難揮發(fā)性溶液中難揮發(fā)性溶質(zhì)濃度溶

6、質(zhì)濃度愈大，溶劑的愈大，溶劑的摩爾分?jǐn)?shù)愈小，蒸氣壓下降愈多。摩爾分?jǐn)?shù)愈小，蒸氣壓下降愈多。12圖圖2-3 2-3 純?nèi)軇┡c溶液蒸氣壓曲線純?nèi)軇┡c溶液蒸氣壓曲線 溶液中難揮發(fā)的溶質(zhì)濃度越大，溶液中難揮發(fā)的溶質(zhì)濃度越大，蒸氣壓蒸氣壓下降越多。下降越多。*13 一定溫度下，難揮發(fā)非電解質(zhì)稀薄溶液的蒸一定溫度下，難揮發(fā)非電解質(zhì)稀薄溶液的蒸氣壓等于純?nèi)軇┑娘柡驼魵鈮号c溶液中溶劑的物氣壓等于純?nèi)軇┑娘柡驼魵鈮号c溶液中溶劑的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)質(zhì)的量分?jǐn)?shù)(摩爾分?jǐn)?shù)摩爾分?jǐn)?shù))的乘積。的乘積。用公式表示為用公式表示為: 1887年法國(guó)化學(xué)家年法國(guó)化學(xué)家Raoult F.M.根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)于難揮發(fā)性的非

7、電解質(zhì)稀薄溶液，得出結(jié)果，對(duì)于難揮發(fā)性的非電解質(zhì)稀薄溶液，得出如下規(guī)律：如下規(guī)律： 式中，式中， p為溶液的蒸氣壓為溶液的蒸氣壓*， p0 為純?nèi)軇┑恼魹榧內(nèi)軇┑恼羝麎?，汽壓?xA 為溶液中溶劑的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)（摩爾分為溶液中溶劑的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)（摩爾分?jǐn)?shù)）。數(shù)）。p = p0 xA（2-2）14 對(duì)于只有一種溶質(zhì)的稀薄溶液，設(shè)對(duì)于只有一種溶質(zhì)的稀薄溶液，設(shè)xB為溶質(zhì)為溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)的摩爾分?jǐn)?shù)*，則，則 xA xB =1，（，（2-2）式可寫作）式可寫作p = p0 （1- xB ）= p0 - p0 xB p0 - p = p0 xB p0 pp0p= p = p0 xBp 表示溶液的蒸氣壓下

8、降。表示溶液的蒸氣壓下降。（2-3） Raoult定律：定律：一定溫度下，難揮發(fā)非電解一定溫度下，難揮發(fā)非電解質(zhì)稀薄溶液的蒸氣壓下降值質(zhì)稀薄溶液的蒸氣壓下降值P和溶質(zhì)的摩爾分和溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)成正比，而與溶質(zhì)的本性無(wú)關(guān)。數(shù)成正比，而與溶質(zhì)的本性無(wú)關(guān)。 適用條件：難揮發(fā)非電解質(zhì)的稀薄溶液。適用條件：難揮發(fā)非電解質(zhì)的稀薄溶液。p = p0 xB = p0MAbB在稀薄溶液中，顯然在稀薄溶液中，顯然 nA nB BAAABABBABBbMMmnnnnnnx （ 2-4）p= p0-p K bB 由于：由于：(bB = nB/mA )*K為比例系數(shù)為比例系數(shù)* Raoult定律定律又可表示為：在一定溫度

9、下，難揮又可表示為：在一定溫度下，難揮發(fā)非電解質(zhì)稀薄溶液的蒸氣壓下降值發(fā)非電解質(zhì)稀薄溶液的蒸氣壓下降值P與溶質(zhì)的質(zhì)與溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度量摩爾濃度(bB)成正比，而與溶質(zhì)的本性無(wú)關(guān)成正比，而與溶質(zhì)的本性無(wú)關(guān) 。= K bB 例例 2-1已知已知293K時(shí)水的飽和蒸氣壓為時(shí)水的飽和蒸氣壓為2.338kPa，將，將6.840g蔗糖蔗糖(C12H22O11)溶于溶于100.0g水中，計(jì)算蔗糖水中，計(jì)算蔗糖溶液的溶液的質(zhì)量摩爾濃度和蒸氣壓質(zhì)量摩爾濃度和蒸氣壓 。 解：解：蔗糖的摩爾質(zhì)量為蔗糖的摩爾質(zhì)量為342.0g.mol-1，所以溶液的質(zhì)，所以溶液的質(zhì)量摩爾濃度為：量摩爾濃度為：1112212kg0.

10、2000mol100.0gkg1000gmol342.0g6.840g11)OH(C b0.9964l0.02000)mo(5.5495.549molmol342.0g6.840gmol18.02g100.0gmol18.02g100.0g111O)(H2 x 蔗糖溶液的蒸氣壓為蔗糖溶液的蒸氣壓為 p = p0 xA = 2.338kPa0.9964 = 2.330(kPa)水的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為水的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為三、電解質(zhì)稀薄溶液的依數(shù)性行為三、電解質(zhì)稀薄溶液的依數(shù)性行為二、溶液的凝固點(diǎn)降低二、溶液的凝固點(diǎn)降低一、溶液的沸點(diǎn)升高一、溶液的沸點(diǎn)升高第二節(jié)第二節(jié) 溶液的沸點(diǎn)升高溶液的沸點(diǎn)升高 和凝固

11、點(diǎn)降低和凝固點(diǎn)降低 一、溶液的沸點(diǎn)升高一、溶液的沸點(diǎn)升高(boiling point elevation) (一一)液體的沸點(diǎn)液體的沸點(diǎn)(boiling point)* 液體的蒸氣壓等于外界壓強(qiáng)時(shí)的溫度液體的蒸氣壓等于外界壓強(qiáng)時(shí)的溫度。 p外外，沸點(diǎn)，沸點(diǎn) * 液體的沸點(diǎn)必須指明外界壓力。液體的沸點(diǎn)必須指明外界壓力。 應(yīng)用：應(yīng)用： 1.提取和精制對(duì)熱不穩(wěn)定的物質(zhì)，用減壓方法。提取和精制對(duì)熱不穩(wěn)定的物質(zhì)，用減壓方法。 2.醫(yī)療器械，用高壓消毒法提高水的溫度，縮短醫(yī)療器械，用高壓消毒法提高水的溫度，縮短滅菌時(shí)間。滅菌時(shí)間。 如：標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點(diǎn)為如：標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點(diǎn)為100 。 正常沸點(diǎn)正

12、常沸點(diǎn)(Tb0)：外壓外壓101.3kPa時(shí)的沸點(diǎn)時(shí)的沸點(diǎn)*。19（二）溶液的沸點(diǎn)升高（二）溶液的沸點(diǎn)升高* 難揮發(fā)性非電解質(zhì)稀薄溶液的沸點(diǎn)升高的難揮發(fā)性非電解質(zhì)稀薄溶液的沸點(diǎn)升高的原因是溶液的蒸氣壓低于純?nèi)軇┑恼魵鈮骸Ｔ蚴侨芤旱恼魵鈮旱陀诩內(nèi)軇┑恼魵鈮骸?溶液的沸點(diǎn)升高溶液的沸點(diǎn)升高(Tb) 溶液的沸點(diǎn)溶液的沸點(diǎn)(Tb)純?nèi)軇┑姆悬c(diǎn)純?nèi)軇┑姆悬c(diǎn)(Tb0) 實(shí)驗(yàn)表明實(shí)驗(yàn)表明，難揮發(fā)非電解質(zhì)溶液的沸點(diǎn)總，難揮發(fā)非電解質(zhì)溶液的沸點(diǎn)總是高于純?nèi)軇┑姆悬c(diǎn)。這一現(xiàn)象稱為溶液的是高于純?nèi)軇┑姆悬c(diǎn)。這一現(xiàn)象稱為溶液的沸沸點(diǎn)升高點(diǎn)升高(boiling point elevation) 即即: Tb=Tb T

13、b0 溶液的蒸氣壓總是低于溶劑為使溶液的蒸氣壓與外壓相等，必須提高溫度所提高的溫度就是沸點(diǎn)升高為使溶液的蒸汽壓與固相的相同必須降低溫度 所降低的溫度就是凝固點(diǎn)下降21 溶液的沸點(diǎn)升高是由于蒸氣壓下降引起的。溶液的沸點(diǎn)升高是由于蒸氣壓下降引起的。 因此由因此由Raoult定律，可以得到溶液的沸定律，可以得到溶液的沸點(diǎn)升高也只與溶液中所含溶質(zhì)的顆粒數(shù)有關(guān)，點(diǎn)升高也只與溶液中所含溶質(zhì)的顆粒數(shù)有關(guān)，而于溶質(zhì)的本性無(wú)關(guān)。而于溶質(zhì)的本性無(wú)關(guān)。它們之間的定量關(guān)系為：它們之間的定量關(guān)系為：Tb=Tb Tb0 = KbbB（2-5） 式中，式中， Tb為溶液的沸點(diǎn)升高，為溶液的沸點(diǎn)升高，Tb為溶液為溶液的沸點(diǎn)，

14、的沸點(diǎn)， Tb0為純?nèi)軇┓悬c(diǎn)，為純?nèi)軇┓悬c(diǎn)， Kb為溶劑的沸點(diǎn)為溶劑的沸點(diǎn)升高常數(shù)，它只與溶劑的本性有關(guān)。升高常數(shù)，它只與溶劑的本性有關(guān)。221.溶液的沸點(diǎn)是指溶液剛開始沸騰時(shí)的溫度。溶液的沸點(diǎn)是指溶液剛開始沸騰時(shí)的溫度。2.純?nèi)軇┑姆悬c(diǎn)恒定，溶液的沸點(diǎn)不恒定。純?nèi)軇┑姆悬c(diǎn)恒定，溶液的沸點(diǎn)不恒定。 3.溶劑的沸點(diǎn)升高常數(shù)溶劑的沸點(diǎn)升高常數(shù)Kb只與溶劑的本性有只與溶劑的本性有關(guān)，其值可通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定。關(guān)，其值可通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定。 表表2-3 式（式（2-5）的意義在于：溶有難揮發(fā)的非電）的意義在于：溶有難揮發(fā)的非電解質(zhì)的稀薄溶液的沸點(diǎn)升高與溶液的質(zhì)量摩爾解質(zhì)的稀薄溶液的沸點(diǎn)升高與溶液的質(zhì)量摩爾濃度成正

15、比。濃度成正比。 bB ； p ； Tb *二、溶液的凝固點(diǎn)降低二、溶液的凝固點(diǎn)降低 凝固點(diǎn)凝固點(diǎn)(freezing point)：物質(zhì)的固、液兩相：物質(zhì)的固、液兩相蒸氣壓相等時(shí)的溫度。蒸氣壓相等時(shí)的溫度。* （二）溶液的凝固點(diǎn)降低（二）溶液的凝固點(diǎn)降低溶液的凝固點(diǎn)溶液的凝固點(diǎn)：剛有溶劑固體析出時(shí)的溫度。：剛有溶劑固體析出時(shí)的溫度。 注意：注意：溶液的凝固，開始析出的是溶劑的溶液的凝固，開始析出的是溶劑的固體固體(不含溶質(zhì)，水為溶劑時(shí)析出的是冰不含溶質(zhì)，水為溶劑時(shí)析出的是冰)。 * （一）（一） 純液體的凝固點(diǎn)純液體的凝固點(diǎn) 純液體的凝固點(diǎn)用純液體的凝固點(diǎn)用Tf0表示表示，純水的凝固點(diǎn)純水的凝

16、固點(diǎn)（273.15K）又稱為冰點(diǎn)，即在此溫度水和冰的）又稱為冰點(diǎn)，即在此溫度水和冰的蒸氣壓相等。蒸氣壓相等。 圖圖2-5 水和溶液的冷卻曲線水和溶液的冷卻曲線*p0p1pTf0TfT純?nèi)軇┫∪芤杭內(nèi)軇ü虘B(tài)）p0水水0.611kPaABC溶液的凝固點(diǎn)降低溶液的凝固點(diǎn)降低Tf=Tf0- Tf= KfbB 和沸點(diǎn)升高一樣，對(duì)于難揮發(fā)非電解質(zhì)稀和沸點(diǎn)升高一樣，對(duì)于難揮發(fā)非電解質(zhì)稀薄溶液，凝固點(diǎn)降低亦正比于溶液的質(zhì)量摩爾薄溶液，凝固點(diǎn)降低亦正比于溶液的質(zhì)量摩爾濃度，而與溶質(zhì)的本性無(wú)關(guān)。濃度，而與溶質(zhì)的本性無(wú)關(guān)。 式中式中Tf 為溶液的凝固點(diǎn)降低值，為溶液的凝固點(diǎn)降低值， Tf0為溶為溶劑的凝固點(diǎn)，劑的

17、凝固點(diǎn)， Tf 為溶液的凝固點(diǎn)，為溶液的凝固點(diǎn)，Kf 為溶劑的為溶劑的凝固點(diǎn)降低常數(shù)，它只與溶劑的本性有關(guān)。凝固點(diǎn)降低常數(shù)，它只與溶劑的本性有關(guān)。 式（式（2-6）的意義：難揮發(fā)非電解質(zhì)稀薄溶）的意義：難揮發(fā)非電解質(zhì)稀薄溶液的凝固點(diǎn)降低與溶液的質(zhì)量摩爾濃度成正比。液的凝固點(diǎn)降低與溶液的質(zhì)量摩爾濃度成正比。（2-6）26表表2-3 常見溶劑的常見溶劑的Tb0、 Kb和和Tf0、Kf值值*溶劑溶劑 Tb0/oC Kb/(Kkg mol-1) Tf0/oC Kf/(Kkg mol-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1001188078.476.734.72180.5122.93

18、2.531.225.032.025.800.017.05.5-117.3-22.9-116.280.01.863.905.101.9932.01.86.927 實(shí)際應(yīng)用：實(shí)際應(yīng)用： 利用溶液的凝固點(diǎn)降低測(cè)定溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量。利用溶液的凝固點(diǎn)降低測(cè)定溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量。. K 較大，實(shí)驗(yàn)誤差小。較大，實(shí)驗(yàn)誤差小。. 析出晶體，現(xiàn)象明顯。析出晶體，現(xiàn)象明顯。. 低溫下測(cè)量，濃度不變化。低溫下測(cè)量，濃度不變化。該方法的優(yōu)點(diǎn)：該方法的優(yōu)點(diǎn)：29 但是，凝固點(diǎn)降低法具有靈敏度高、實(shí)驗(yàn)但是，凝固點(diǎn)降低法具有靈敏度高、實(shí)驗(yàn)誤差小、重復(fù)測(cè)定溶液濃度不變等優(yōu)點(diǎn)。誤差小、重復(fù)測(cè)定溶液濃度不變等優(yōu)點(diǎn)。 a.利用溶液的沸點(diǎn)

19、升高和凝固點(diǎn)降低法利用溶液的沸點(diǎn)升高和凝固點(diǎn)降低法可以測(cè)定溶質(zhì)的相對(duì)分子量?？梢詼y(cè)定溶質(zhì)的相對(duì)分子量。* b.利用凝固點(diǎn)降低的性質(zhì)，用鹽和冰的混利用凝固點(diǎn)降低的性質(zhì)，用鹽和冰的混合物作冷卻劑。合物作冷卻劑。 例如例如: NaCl和冰，溫度可以降到和冰，溫度可以降到-22oC，用，用CaCl22H2O和冰，溫度可以降到和冰，溫度可以降到-55oC。*30 將將0.638g尿素溶于尿素溶于250g水中，測(cè)得此溶液的凝水中，測(cè)得此溶液的凝固點(diǎn)降低值為固點(diǎn)降低值為0.079K,試求尿素的相對(duì)分子質(zhì)量。試求尿素的相對(duì)分子質(zhì)量。BABfBffMmmKbKT fABfBTmmKM 解：解：水的水的Kf=1.

20、86 Kkg mol-1，因?yàn)橐驗(yàn)?11)H(CONmol0.060kg0.079K250g0.638gmolkg1.86K42 M例例2-2 式中式中mA 和和mB 分別為溶劑和溶質(zhì)的質(zhì)量，分別為溶劑和溶質(zhì)的質(zhì)量，MB為溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量為溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量(kg mol-1)。代入數(shù)值得。代入數(shù)值得*1mol60g 31三、電解質(zhì)稀薄溶液的依數(shù)性行為三、電解質(zhì)稀薄溶液的依數(shù)性行為 對(duì)于電解質(zhì)溶液，與非電解質(zhì)稀薄溶液一對(duì)于電解質(zhì)溶液，與非電解質(zhì)稀薄溶液一樣具有蒸氣壓下降、沸點(diǎn)升高、凝固點(diǎn)降低等樣具有蒸氣壓下降、沸點(diǎn)升高、凝固點(diǎn)降低等性質(zhì)。性質(zhì)。 但是由于電解質(zhì)在溶液中發(fā)生解離但是由于電解質(zhì)在溶液中發(fā)

21、生解離* ，所以，所以電解質(zhì)溶液的依數(shù)性必須引入電解質(zhì)溶液的依數(shù)性必須引入校正因子校正因子i。 i值值又稱為又稱為Vant Hoff系數(shù)。系數(shù)。 溶液越稀，溶液越稀， i 值越大。在極稀薄溶液中，值越大。在極稀薄溶液中，不同類型電解質(zhì)的不同類型電解質(zhì)的i 值趨近于值趨近于2，3，4等數(shù)值。等數(shù)值。32 如如AB型型電解質(zhì)（如電解質(zhì)（如KCl、KNO3、CaSO4等等其其i 值趨近于值趨近于2。 AB2或或A2B型型電解質(zhì)（如電解質(zhì)（如MgCl2、CaCl2、Na2SO4等），其等），其i 值趨近于值趨近于3。所以，對(duì)于電解質(zhì)溶液：所以，對(duì)于電解質(zhì)溶液：Tb=i KbbB（2-7）Tf=i Kf

22、bB（2-8）33解解: NaCl為為AB型電解質(zhì)，型電解質(zhì)，i =2 例例 計(jì)算計(jì)算0.100molkg-1的的NaCl溶液的凝溶液的凝固點(diǎn)。已知：固點(diǎn)。已知：水的水的Kf=1.86 Kkg mol-1Tf(NaCl) = 20.100 molkg-11.86 Kkgmol -1 =0.372 K Tf(NaCl) = - 0.372 *Tf=i KfbB（2-8）*一、滲透現(xiàn)象和滲透壓力一、滲透現(xiàn)象和滲透壓力第三節(jié)第三節(jié) 溶液的滲透壓力溶液的滲透壓力三、滲透壓力在醫(yī)學(xué)上的意義三、滲透壓力在醫(yī)學(xué)上的意義二、溶液的滲透壓力二、溶液的滲透壓力 與濃度及溫度的關(guān)系與濃度及溫度的關(guān)系實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：如蔗糖

23、的擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：如蔗糖的擴(kuò)散 擴(kuò)散現(xiàn)象擴(kuò)散現(xiàn)象 溶劑：溶劑：純?nèi)軇┘內(nèi)軇┤芤?，溶液?溶質(zhì)：溶質(zhì)：濃溶液濃溶液稀溶液稀溶液( (自發(fā)過(guò)程自發(fā)過(guò)程) )* * 一、一、滲透現(xiàn)象和滲透壓力滲透現(xiàn)象和滲透壓力* *361.擴(kuò)散現(xiàn)象擴(kuò)散現(xiàn)象 擴(kuò)散擴(kuò)散(diffuse)是一種雙向運(yùn)動(dòng)，是溶質(zhì)分子是一種雙向運(yùn)動(dòng)，是溶質(zhì)分子和溶劑分子相互運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。只要兩種不同濃度和溶劑分子相互運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。只要兩種不同濃度的溶液相互接觸，都會(huì)發(fā)生擴(kuò)散現(xiàn)象。的溶液相互接觸，都會(huì)發(fā)生擴(kuò)散現(xiàn)象。 半透膜半透膜(semipermeable membrane)：只允許只允許某些物質(zhì)透過(guò)某些物質(zhì)透過(guò), ,而不允許另一些物質(zhì)透過(guò)的薄膜。

24、而不允許另一些物質(zhì)透過(guò)的薄膜。 可作為半透膜的物質(zhì)：細(xì)胞膜、腸衣、蘿卜可作為半透膜的物質(zhì)：細(xì)胞膜、腸衣、蘿卜皮、人工制備的火棉膠膜、玻璃紙及羊皮紙等。皮、人工制備的火棉膠膜、玻璃紙及羊皮紙等。 理想的半透膜：理想的半透膜：只允許溶劑分子透過(guò)而不只允許溶劑分子透過(guò)而不允許溶質(zhì)分子透過(guò)的薄膜。允許溶質(zhì)分子透過(guò)的薄膜。37 用半透膜將溶液與水分用半透膜將溶液與水分開開, , 可以看到蔗糖溶液面上可以看到蔗糖溶液面上升。升。 溶劑分子通過(guò)半透膜進(jìn)溶劑分子通過(guò)半透膜進(jìn)入到溶液中的過(guò)程入到溶液中的過(guò)程, , 稱為滲稱為滲透。透。 * *38a. .滲透滲透裝置裝置 滲透滲透(osmosis)*：溶劑溶劑(

25、水水) 分子通過(guò)半透膜，由純?nèi)軇┻M(jìn)入分子通過(guò)半透膜，由純?nèi)軇┻M(jìn)入溶液溶液(或從稀溶液向濃溶液或從稀溶液向濃溶液)的自的自發(fā)過(guò)程稱為滲透。發(fā)過(guò)程稱為滲透。產(chǎn)生滲透現(xiàn)象必須具備的條件：產(chǎn)生滲透現(xiàn)象必須具備的條件：(1)半透膜的存在半透膜的存在(2)半透膜兩側(cè)單位體積內(nèi)溶劑的分子數(shù)不相等。半透膜兩側(cè)單位體積內(nèi)溶劑的分子數(shù)不相等。 滲透的目標(biāo)：滲透的目標(biāo)：縮小溶液的濃度差?？s小溶液的濃度差。 滲透平衡：滲透平衡：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)溶劑分子進(jìn)出半透單位時(shí)間內(nèi)溶劑分子進(jìn)出半透膜數(shù)目相等的狀態(tài)。膜數(shù)目相等的狀態(tài)。純水純水39b. .滲透壓力滲透壓力 欲使膜兩側(cè)液面的高度相等并欲使膜兩側(cè)液面的高度相等并保持不變，即：

26、維持滲透平衡，必保持不變，即：維持滲透平衡，必須在溶液液面上加一壓力才能實(shí)現(xiàn)須在溶液液面上加一壓力才能實(shí)現(xiàn)（如右圖）。（如右圖）。 這時(shí)，溶液液面上所施加的這時(shí)，溶液液面上所施加的壓力就稱為該溶液的壓力就稱為該溶液的滲透壓力。滲透壓力。 滲透壓力（滲透壓力（osmotic pressure）: 將純?nèi)軇┡c溶液以半透膜隔開時(shí)，為維持將純?nèi)軇┡c溶液以半透膜隔開時(shí)，為維持滲透平衡所需加給溶液的額外壓力。滲透平衡所需加給溶液的額外壓力。 符號(hào)符號(hào): 單位：常用單位：常用Pa或或kPa *純水純水半透膜(a)純?nèi)軇┤芤喊胪改?b)純?nèi)軇┤芤喊胪改?c)純?nèi)軇┤芤喝軇┑膬艮D(zhuǎn)移 注意注意: : (1)(1)

27、濃度不同的溶液用半透膜隔開濃度不同的溶液用半透膜隔開, ,為保持膜兩為保持膜兩側(cè)液面不變且達(dá)到滲透平衡所需在濃溶液液面上增側(cè)液面不變且達(dá)到滲透平衡所需在濃溶液液面上增加的壓力是兩溶液滲透壓之差。加的壓力是兩溶液滲透壓之差。 (2)(2)滲透方向：溶劑分子總是從濃度小的溶液滲透方向：溶劑分子總是從濃度小的溶液( (或純?nèi)軇┗蚣內(nèi)軇? )通過(guò)半透膜向濃度大的溶液滲透。通過(guò)半透膜向濃度大的溶液滲透。 (3)(3)滲透的目標(biāo)：縮小溶液的濃度差。結(jié)果使?jié)B透的目標(biāo)：縮小溶液的濃度差。結(jié)果使?jié)舛融呌谄骄舛融呌谄骄?2在溶液一側(cè)在溶液一側(cè)若是施加的外壓大若是施加的外壓大于滲透壓力，則溶液中會(huì)有更多的

28、溶劑分子通于滲透壓力，則溶液中會(huì)有更多的溶劑分子通過(guò)半透膜進(jìn)入溶劑一側(cè)，這種使?jié)B透作用逆向過(guò)半透膜進(jìn)入溶劑一側(cè)，這種使?jié)B透作用逆向進(jìn)行的過(guò)程稱為進(jìn)行的過(guò)程稱為反向滲透反向滲透。滲滲 透透P P反反向向滲透滲透滲透壓力滲透壓力依此可實(shí)現(xiàn)溶液的濃縮依此可實(shí)現(xiàn)溶液的濃縮、海水的淡化海水的淡化和污水處理和污水處理。 43二、溶液的滲透壓力二、溶液的滲透壓力 與濃度及溫度的關(guān)系與濃度及溫度的關(guān)系* 實(shí)驗(yàn)證明實(shí)驗(yàn)證明: 當(dāng)當(dāng)T 一定時(shí)一定時(shí) c ，當(dāng)，當(dāng)c 一定時(shí)一定時(shí) T 1886年荷蘭物理化學(xué)家年荷蘭物理化學(xué)家Vant Hoff*通過(guò)實(shí)驗(yàn)通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出稀薄溶液的滲透壓力與溶液的濃度、絕對(duì)得出稀薄溶液的滲

29、透壓力與溶液的濃度、絕對(duì)溫度的關(guān)系：溫度的關(guān)系：V = nB RT 式中式中:為溶液的滲透壓力為溶液的滲透壓力, V為溶液的體積為溶液的體積,nB為該體積中所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量為該體積中所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量, T為絕對(duì)溫為絕對(duì)溫度度, cB為溶液的物質(zhì)的量濃度為溶液的物質(zhì)的量濃度, R為氣體常數(shù)。為氣體常數(shù)。 = cB RT（2-9）（2-10）44Vant Hoff公式公式的意義：的意義： 對(duì)于非電解質(zhì)稀薄溶液，其物質(zhì)的量濃度近對(duì)于非電解質(zhì)稀薄溶液，其物質(zhì)的量濃度近似地與質(zhì)量摩爾濃度相等似地與質(zhì)量摩爾濃度相等* ，即：，即： bBRT 在一定溫度下，溶液的滲透壓力與溶液的在一定溫度下，溶液的滲透

30、壓力與溶液的濃度成正比。也就是說(shuō)，滲透壓力與單位體積濃度成正比。也就是說(shuō)，滲透壓力與單位體積溶液中溶質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的數(shù)目成正比，而與溶質(zhì)的本溶液中溶質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的數(shù)目成正比，而與溶質(zhì)的本性無(wú)關(guān)。性無(wú)關(guān)。因此式（因此式（2-10）可改寫為）可改寫為BBbc （2-11）V =nRT（與理想氣體方程相似）（與理想氣體方程相似）45 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)的滲透壓力。時(shí)的滲透壓力。*例例 2-3解：解：C12H22O11的摩爾質(zhì)量為的摩爾質(zhì)量為342.0g.mol-1，則，則Vnc )OH(C112212RTcB 302(

31、kPa) 1JL1kPa310KmolK8.314JL0.117mol111 )L0.117(mol0.0500Lmol342g2.00g11 46 若溶液是若溶液是電解質(zhì)電解質(zhì)溶液，則由于電解質(zhì)在溶溶液，則由于電解質(zhì)在溶液中發(fā)生解離，單位體積溶液內(nèi)所含的溶質(zhì)顆液中發(fā)生解離，單位體積溶液內(nèi)所含的溶質(zhì)顆粒數(shù)目要比相同濃度非電解質(zhì)溶液多，故滲透粒數(shù)目要比相同濃度非電解質(zhì)溶液多，故滲透壓力也要大，因此在計(jì)算滲透壓力的公式中應(yīng)壓力也要大，因此在計(jì)算滲透壓力的公式中應(yīng)引進(jìn)一個(gè)引進(jìn)一個(gè)校正因子校正因子i ，即：，即： i bBRT （2-12） i是電解質(zhì)的一個(gè)是電解質(zhì)的一個(gè)“分子分子”在溶液中能產(chǎn)生在溶

32、液中能產(chǎn)生的顆粒數(shù)。如在的顆粒數(shù)。如在極稀薄溶液極稀薄溶液中，中，NaCl的的i 2，CaCl2的的i 3。47 解：解：NaCl在稀薄溶液中完全解離，在稀薄溶液中完全解離，i近似等于近似等于2，NaCl的摩爾質(zhì)量為的摩爾質(zhì)量為58.5g.mol-1，1J1kPamol58.5g310KmolK8.314JL9.0g21111 臨床上常用的生理鹽水是臨床上常用的生理鹽水是9.0 g L-1的的NaCl溶溶液，求溶液在液，求溶液在37 時(shí)的滲透壓力。時(shí)的滲透壓力。 例例 2-4根據(jù)根據(jù) i cBRT 有：有：kPa107.92 48 利用稀薄溶液的依數(shù)性可以測(cè)定溶質(zhì)利用稀薄溶液的依數(shù)性可以測(cè)定溶

33、質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量：的相對(duì)分子質(zhì)量： 測(cè)定大分子物質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量一般測(cè)定大分子物質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量一般用測(cè)滲透壓力的方法；用測(cè)滲透壓力的方法； 而測(cè)定小分子物質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量一而測(cè)定小分子物質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量一般用凝固點(diǎn)降低法。般用凝固點(diǎn)降低法。49 將將1.00g血紅素溶于適量純水中，配成血紅素溶于適量純水中，配成100ml溶溶液，在液，在20oC時(shí)測(cè)得溶液的滲透壓力為時(shí)測(cè)得溶液的滲透壓力為0.366kPa,求求血紅素的相對(duì)分子質(zhì)量。血紅素的相對(duì)分子質(zhì)量。VRTmMBB 解：解：根據(jù)根據(jù)Vant Hoff公式，公式， 例例2-5 RTMmRTnVBBB 式中式中MB為血紅素的摩爾質(zhì)量為血紅素的摩

34、爾質(zhì)量(g.mol-1)，mB為血為血紅素質(zhì)量紅素質(zhì)量(g)，V為溶液體積為溶液體積(L)，代入相應(yīng)數(shù)值，代入相應(yīng)數(shù)值，1JL1kPa0.100L0.366kPa293KmolK8.314J1.00g11）( 血紅素血紅素M14molg106.66 得：得： 血紅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 oC，故很難測(cè)定。，故很難測(cè)定。但是此溶液的滲透壓力相當(dāng)于但是此溶液的滲透壓力相當(dāng)于37.4 mmH2O，因此完全可以準(zhǔn)確測(cè)定。因此完全可以準(zhǔn)確測(cè)定。難揮發(fā)的難揮發(fā)的電解質(zhì)電解質(zhì)稀薄溶液的依數(shù)性？稀薄溶液的依數(shù)性？ 蒸氣壓下降蒸氣

35、壓下降： p=K bB (2-4 ) 沸點(diǎn)升高沸點(diǎn)升高： Tb= Kb bB （2-5） 凝固點(diǎn)降低凝固點(diǎn)降低： Tf = Kf bB (2-6) 滲透壓力滲透壓力 ： = cRT （2-10） bB RT (2-11) 難揮發(fā)非電解質(zhì)稀薄溶液的依數(shù)性決定于溶液難揮發(fā)非電解質(zhì)稀薄溶液的依數(shù)性決定于溶液中溶質(zhì)粒子的濃度，而與溶質(zhì)粒子的本性無(wú)關(guān)。中溶質(zhì)粒子的濃度，而與溶質(zhì)粒子的本性無(wú)關(guān)。p = p0 xA（2-2）p = p0 xB（2-3）校正因子校正因子52三、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（一）滲透作用與生理現(xiàn)象（一）滲透作用與生理現(xiàn)象 滲透活性物質(zhì)：滲透活性物質(zhì)：溶液中產(chǎn)

36、生滲透效應(yīng)的溶溶液中產(chǎn)生滲透效應(yīng)的溶質(zhì)粒子質(zhì)粒子(分子，離子分子，離子)統(tǒng)稱為滲透活性物質(zhì)統(tǒng)稱為滲透活性物質(zhì)*。 根據(jù)根據(jù)Vant Hoff定律，在一定溫度下，對(duì)定律，在一定溫度下，對(duì)于任一稀薄溶液，于任一稀薄溶液，與與c成正比。成正比。 1.滲透濃度滲透濃度(osmolarity）：）： 因此可以用因此可以用滲透活性物質(zhì)滲透活性物質(zhì)的的物質(zhì)的量濃度物質(zhì)的量濃度來(lái)衡量溶液的滲透壓大小。來(lái)衡量溶液的滲透壓大小。53 滲透濃度滲透濃度(osmolarity）：）： 所謂滲透濃度就是滲透活性物質(zhì)的物所謂滲透濃度就是滲透活性物質(zhì)的物質(zhì)的量除以溶液的體積。質(zhì)的量除以溶液的體積。符號(hào)：符號(hào)：cos單位：?jiǎn)?/p>

37、位：mol L-1或或mmol L-1 表表2-5列出了正常人血漿、組織間液和列出了正常人血漿、組織間液和細(xì)胞內(nèi)液中各種滲透活性物質(zhì)的滲透濃度。細(xì)胞內(nèi)液中各種滲透活性物質(zhì)的滲透濃度。54滲透活性物質(zhì)滲透活性物質(zhì)血漿中濃度血漿中濃度組織間液中濃度組織間液中濃度細(xì)胞內(nèi)液中濃度細(xì)胞內(nèi)液中濃度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鹽乳酸鹽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質(zhì)蛋白質(zhì)尿素尿素14452.51.51072720.520.21.25.61.24374.72

38、.41.4112.728.320.520.21.25.60.2410141314101114514891.553.744cos303.7302.2302.2表表2-5正常人血漿、組織間液和細(xì)胞內(nèi)液中各種滲透活性物質(zhì)的滲透濃度正常人血漿、組織間液和細(xì)胞內(nèi)液中各種滲透活性物質(zhì)的滲透濃度55 計(jì)算醫(yī)院補(bǔ)液用的計(jì)算醫(yī)院補(bǔ)液用的50.0gL-1葡萄糖溶液和葡萄糖溶液和9.00g L-1 NaCl溶液溶液(生理鹽水生理鹽水)的滲透濃度的滲透濃度(以以mmolL-1表示表示)。解：解：)L278(mmol1mol1000mmolmol180gL50.0g111os c 葡萄糖葡萄糖(C6H12O6)的摩爾質(zhì)

39、量為的摩爾質(zhì)量為180gmol-1 ，50gL-1 C6H12O6溶液的滲透濃度為溶液的滲透濃度為 例例2-6 NaCl的摩爾質(zhì)量為的摩爾質(zhì)量為58.5gmol-1，NaCl溶液中滲溶液中滲透活性物質(zhì)為透活性物質(zhì)為Na+和和Cl-，因此，因此NaCl的滲透濃度為的滲透濃度為)L308(mmol21mol1000mmolmol58.5gL9.00g111os c562.等滲、高滲和低滲溶液等滲、高滲和低滲溶液* 等滲溶液：等滲溶液：滲透壓相等的兩種溶液。滲透壓相等的兩種溶液。 高滲溶液：高滲溶液：滲透壓不等的兩種溶液，則滲滲透壓不等的兩種溶液，則滲透壓力高的稱為高滲溶液。透壓力高的稱為高滲溶液。

40、 低滲溶液：低滲溶液：滲透壓不等的兩種溶液，滲透滲透壓不等的兩種溶液，滲透壓低的稱為低滲溶液。壓低的稱為低滲溶液。 醫(yī)學(xué)上以醫(yī)學(xué)上以血漿滲透壓血漿滲透壓作為標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定在作為標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定在280320mmolL-1的溶液為的溶液為等滲溶液等滲溶液。高于此范圍。高于此范圍者為者為高滲溶液高滲溶液。反之，為。反之，為低滲溶液低滲溶液。 如：如：50.0gL-1的葡萄糖溶液、生理鹽水的葡萄糖溶液、生理鹽水(9.0gL-1)、12.5gL-1的的NaHCO3溶液等是等滲溶液等是等滲溶液。溶液。 臨床上大劑量輸液中，常用臨床上大劑量輸液中，常用 50.0gL-1的葡萄的葡萄糖溶液、糖溶液、9.0gL-1生理鹽水

41、、生理鹽水、12.5gL-1的的NaHCO3溶液溶液，為什么？，為什么？生理等滲溶液生理等滲溶液思考 在臨床治療中，當(dāng)為病人大劑量補(bǔ)液時(shí)，要特在臨床治療中，當(dāng)為病人大劑量補(bǔ)液時(shí)，要特別注意補(bǔ)液的濃度，否則可能導(dǎo)致機(jī)體內(nèi)水分調(diào)節(jié)別注意補(bǔ)液的濃度，否則可能導(dǎo)致機(jī)體內(nèi)水分調(diào)節(jié)失常及細(xì)胞的變形和破壞。失常及細(xì)胞的變形和破壞。 如人紅細(xì)胞的形態(tài)與其所處的介質(zhì)的滲透濃度如人紅細(xì)胞的形態(tài)與其所處的介質(zhì)的滲透濃度有關(guān)，這可以從紅細(xì)胞在不同濃度的溶液中的形態(tài)有關(guān)，這可以從紅細(xì)胞在不同濃度的溶液中的形態(tài)加以說(shuō)明加以說(shuō)明( (見圖見圖2-4)2-4)。兩個(gè)等滲溶液混合？?jī)蓚€(gè)等滲溶液混合？等滲溶液低滲溶液高滲溶液紅細(xì)

42、胞逐漸皺縮，皺縮的紅細(xì)胞互相聚結(jié)成團(tuán)。這是因?yàn)榧t細(xì)胞內(nèi)液的滲透壓力低于濃NaCl溶液，紅細(xì)胞內(nèi)的水向外滲透引起。紅細(xì)胞的形態(tài)沒有什么改變，因?yàn)樯睇}水與紅細(xì)胞內(nèi)液的滲透壓力相等，細(xì)胞內(nèi)外液處于滲透平衡狀態(tài)。紅細(xì)胞逐漸膨脹，嚴(yán)重時(shí)可使紅細(xì)胞破裂。這是因?yàn)榧t細(xì)胞內(nèi)液的滲透壓力高于稀NaCl溶液，紅細(xì)胞外的水向細(xì)胞內(nèi)滲透引起。 滲透現(xiàn)象與生命現(xiàn)象的關(guān)系非常密切。血漿及其它滲透現(xiàn)象與生命現(xiàn)象的關(guān)系非常密切。血漿及其它體液的滲透壓要保持相對(duì)恒定。這對(duì)于調(diào)節(jié)體液的各種體液的滲透壓要保持相對(duì)恒定。這對(duì)于調(diào)節(jié)體液的各種成分的分布和容量，維持血細(xì)胞的正常生命活動(dòng)具有重成分的分布和容量，維持血細(xì)胞的正常生命活動(dòng)具

43、有重要意義。要意義。 人體主要在激素控制下通過(guò)腎臟維持體內(nèi)的水鹽平人體主要在激素控制下通過(guò)腎臟維持體內(nèi)的水鹽平衡，從而達(dá)到維持滲透壓的相對(duì)恒定。衡，從而達(dá)到維持滲透壓的相對(duì)恒定。 身體身體攝入溶質(zhì)過(guò)多或水丟失過(guò)多攝入溶質(zhì)過(guò)多或水丟失過(guò)多，超過(guò)機(jī)體調(diào)節(jié)能，超過(guò)機(jī)體調(diào)節(jié)能力時(shí)，體液滲透壓升高，高于力時(shí)，體液滲透壓升高，高于320mmol/L的現(xiàn)象，簡(jiǎn)稱的現(xiàn)象，簡(jiǎn)稱高張，又稱高滲血癥。當(dāng)細(xì)胞外液高張時(shí)，細(xì)胞內(nèi)的水高張，又稱高滲血癥。當(dāng)細(xì)胞外液高張時(shí)，細(xì)胞內(nèi)的水到達(dá)細(xì)胞外，直至內(nèi)外液滲透壓達(dá)到平衡。結(jié)果細(xì)胞內(nèi)到達(dá)細(xì)胞外，直至內(nèi)外液滲透壓達(dá)到平衡。結(jié)果細(xì)胞內(nèi)發(fā)生脫水，可致煩渴、發(fā)熱、甚至驚厥、昏迷等。發(fā)生脫水，可致煩渴、發(fā)熱、甚至驚厥、昏迷等。 如果水溶性物質(zhì)吸收障礙，使腸腔內(nèi)滲透壓增加，如果水溶性物質(zhì)吸收障礙，使腸腔內(nèi)滲透壓增加，影響水的吸收，腸內(nèi)容積增大而使腸管擴(kuò)張，腸蠕動(dòng)加影響水的吸收，腸內(nèi)容積增大而使腸管擴(kuò)張，腸蠕動(dòng)加速，可產(chǎn)生速，可產(chǎn)生滲透性腹瀉滲透性腹瀉。60 晶體滲透壓力晶體滲透壓力:低分子晶體物質(zhì)產(chǎn)生的滲低分子晶體物質(zhì)產(chǎn)生的滲透壓力透壓力 如：電解質(zhì)、葡萄糖、氨基酸等。如：電解質(zhì)、葡萄糖、氨基酸等。 血漿中含量血漿中含量 滲透壓力滲透壓力 晶體物質(zhì)晶體物質(zhì) 7.5 gL-1 705.6 kPa 膠體物質(zhì)膠體物質(zhì) 70 gL-1 3.3 kPa （二）