第二章 稀溶液的依數(shù)性

第二章稀溶液的依數(shù)性ColligativePropertiesofDilutedSolutions教學(xué)基本要求了解稀溶液的蒸氣壓下降、沸點(diǎn)升高、凝固點(diǎn)降低的原因。熟悉稀溶液的蒸氣壓下降、沸點(diǎn)升高、凝固點(diǎn)降低概念及計(jì)算。掌握溶液滲透壓力的概念及滲透濃度的計(jì)算，熟悉滲透壓力的醫(yī)學(xué)應(yīng)用。第一節(jié)溶液的蒸汽壓下降液體的蒸汽壓蒸發(fā)

H2O(l)H2O(g)凝結(jié)

當(dāng)蒸發(fā)與凝結(jié)速率相等，氣相和液相達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡

，蒸汽的含量和壓力保持一定。定義：在一定溫度下與液相處于平衡時(shí)蒸汽所具有的壓力p(簡(jiǎn)稱蒸汽壓)。單位：Pa,kPa液體的蒸汽壓①p與液體的本性有關(guān)溫度升高，p增大固體物質(zhì)的蒸汽壓一般很小易揮發(fā)性物質(zhì)的p大，難揮發(fā)性物質(zhì)的p

小。不同溫度下水的蒸汽壓T/Kp/kPa

T/Kp/kPa

2732782832933033133230.61060.87191.22792.33854.24237.375412.333633334335336337342319.918335.157447.342670.1001101.3247476.0262溶液的蒸汽壓下降——Raoult定律Raoult定律

在一定溫度下,難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的蒸汽壓等于純?nèi)軇┑恼羝麎号c溶劑物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)的乘積。

p=po

xA

po:純?nèi)軇┑恼羝麎?P:溶液的蒸汽壓。溶液的蒸汽壓下降∵xA+

xB=1p=po

xA=po(1-

xB)=po-po

xB∴

po-p=

po

xB令Δp=po-p有

Δp

=po

xB

Δp表示溶液的蒸汽壓下降。

Δp≥0。溶液的蒸汽壓下降公式：由于nA>>nB，若取1000g溶劑，有則

Δp=K

bB

適用：難揮發(fā)的非電解質(zhì)稀溶液。例1

已知異戊烷C5H12的摩爾質(zhì)量M=72.15g·mol-1，在20.3℃的蒸氣壓為77.31kPa。現(xiàn)將一難揮發(fā)性非電解質(zhì)0.0697g溶于0.891g異戊烷中，測(cè)得該溶液的蒸氣壓降低了2.32kPa。試求出異戊烷為溶劑時(shí)Raoult定律中的常數(shù)K；求加入的溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量。解因?yàn)镵=p0MA所以對(duì)于異戊烷有K=p0MA=77.31kPa×72.15g·mol-1=5578kPa·g·mol-1=5.578kPa·kg·mol-1

根據(jù)有例2

已知293K時(shí)水的飽和蒸汽壓為2.338kPa，將6.840g蔗糖(C12H22O11)溶于100.0g水中，計(jì)算蔗糖溶液的質(zhì)量摩爾濃度和蒸汽壓。解p=p0xA=2.338kPa×0.9964=2.330kPa第二節(jié)溶液的沸點(diǎn)升高和凝固點(diǎn)降低溶液的沸點(diǎn)升高液體的沸點(diǎn)液體的沸點(diǎn)是液體的蒸汽壓等于外界壓強(qiáng)時(shí)的溫度。液體的正常沸點(diǎn)

是指外壓為101.3kPa時(shí)的沸點(diǎn)。溶液的沸點(diǎn)升高溶液的沸點(diǎn)總是高于純?nèi)軇┑姆悬c(diǎn)，這一現(xiàn)象稱之為溶液的沸點(diǎn)升高。溶液沸點(diǎn)升高是由溶液的蒸汽壓下降引起。

ΔTb=Tb-Tb0

=Kb

mB

常見(jiàn)溶劑的T0b和Kb值溶劑Tb0/℃Kb/(K·kg·mol-1)溶劑Tb0/℃Kb/(K·kg·mol-1)水1000.512四氯化碳76.75.03乙酸1182.93乙醚34.72.02苯802.53萘2185.80乙醇78.41.22溶液的凝固點(diǎn)降低凝固點(diǎn)是指物質(zhì)的固、液兩相蒸汽壓相等時(shí)的溫度。純水的凝固點(diǎn)（273K）又稱為冰點(diǎn)，在此溫度水和冰的蒸汽壓相等。曲線(3)是溶液的理想冷卻曲線曲線(4)是實(shí)驗(yàn)曲線。溶液的凝固點(diǎn)是指剛有溶劑固體析出的溫度Tf。(a)凝固點(diǎn)時(shí)，固態(tài)、純?nèi)軇┮簯B(tài)的蒸發(fā)速度與汽態(tài)的凝聚速度相等(b)溶液的蒸發(fā)速度小于固態(tài)的蒸發(fā)速度與汽態(tài)的凝聚速度。溶液的凝固點(diǎn)降低是由溶液的蒸汽壓下降引起。ΔTf

=Tf0-

Tf

=Kf·bB常見(jiàn)溶劑的T0b

Kb和T0f

Kf值溶劑Tb0/℃Kb/(K·kg·mol-1)Tf0/℃Kf/(K·kg·mol-1)水1000.5120.01.86乙酸1182.9317.03.90苯802.535.55.10乙醇78.41.22-117.31.99四氯化碳76.75.03-22.932.0乙醚34.72.02-116.21.8萘2185.8080.06.9溶液凝固點(diǎn)降低的應(yīng)用：測(cè)定溶質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量（特別是小分子）。

雖然理論上沸點(diǎn)升高和凝固點(diǎn)降低兩種方法都可測(cè)量分子量，可是后者不起破壞作用、且Kf值較大，故常用。例將0.638g尿素溶于250g水中，測(cè)得此溶液的凝固點(diǎn)降低值為0.079K，試求尿素的相對(duì)分子質(zhì)量。解電解質(zhì)稀溶液的依數(shù)性行為Δp

=iK

bBΔTb

=iKbb

B

ΔTf=iKfb

B

如AB型電解質(zhì)，i趨近于2。(如KCl)AB2或A2B型電解質(zhì),i趨近于3。(如MgCl2)例計(jì)算0.100mol·kg-1的NaCl溶液的凝固點(diǎn)。解NaCl為AB型電解質(zhì)，i=2ΔTf(NaCl)=2×0.100mol·kg-1×1.86K·kg·mol–1=0.372K

Tf(NaCl)=-0.372℃。第三節(jié)溶液的滲透壓力滲透現(xiàn)象和滲透壓力溶劑分子通過(guò)半透膜進(jìn)入到溶液中的過(guò)程,稱為滲透。用半透膜將溶液與水分開(kāi),可以看到蔗糖溶液面上升。滲透原因：溶劑分子能通過(guò)半透膜，而溶質(zhì)分子不能

。條件：①半透膜②膜兩側(cè)溶液濃度不等。方向：溶劑分子從純?nèi)軇芤?，或是從稀溶液→濃溶液。滲透壓力定義：為維持只允許溶劑通過(guò)的膜所隔開(kāi)的溶液與溶劑之間的滲透平衡而需要的超額壓力。單位:Pa或kPa。溶液的滲透壓力與濃度及溫度的關(guān)系關(guān)系式：Π=cBRT

其中cB—物質(zhì)的量濃度(mol·L-1)

R—常數(shù)8.314J·K-1·mol-1

T—絕對(duì)溫度

(273+t)注意：若半透膜隔開(kāi)的濃度不等的兩個(gè)非電解質(zhì)溶液，為了防止?jié)B透現(xiàn)象發(fā)生，必須在濃溶液液面上施加一超額壓力，此壓力是兩溶液滲透壓力之差。滲透壓力在醫(yī)學(xué)上的意義等滲、高滲和低滲溶液定義滲透活性物質(zhì)（溶液中產(chǎn)生滲透效應(yīng)的溶質(zhì)粒子）的物質(zhì)的量濃度為滲透濃度cos

高滲溶液中等滲溶液中低滲溶液中醫(yī)學(xué)上的等滲、高滲和低滲溶液是以血漿的滲透壓力為標(biāo)準(zhǔn)確定的。正常人血漿的滲透濃度：303.7mmol·L-1臨床上規(guī)定：

等滲溶液：cos280~320mmol·L-1

高滲溶液：cos

＞320mmol·L-1

低滲溶液：cos

＜280mmol·L-1正常人各種滲透活性物質(zhì)的滲透濃度（mmol·L-1）滲透活性物質(zhì)血漿中組織間液中細(xì)胞內(nèi)液中Na+1443710K+54.7141Ca2+2.52.4Mg2+1.51.431Cl-107112.74HCO3-2728.310HPO42-、H2PO4-2211SO42-0.50.51磷酸肌酸45肌肽14例計(jì)算補(bǔ)液用50.0g·L-1葡萄糖溶液和9.00g·L-1NaCl溶液(