基礎化學學案講義

基礎化學學案講義

一種或幾種物質分散在另一種物質中所形成的系統(tǒng)稱為分散系(dispersedsystem)。被分散的物質稱為分散相（又稱分散質）。容納分散相的物質稱為分散介質（又稱分散劑）。第一節(jié)分散系的分類分散系均相(單相)分散系非均相(多相)分散系（三）相(phase)

研究系統(tǒng)中物理性質和化學性質都相同的組成部分稱為一相。

分散相碘油泥土NaCl分散介質酒精水水水分散系碘酒乳濁液懸濁液生理鹽水分散系實例：分散相粒子直徑分散系類型分散相粒子的組成

實例小于1nm分子分散系小分子或小離子生理鹽水、葡萄糖溶液1-100nm膠體分散系膠粒（分子、離子或原子的聚集體）氫氧化鐵溶膠、硫化砷溶膠

高分子蛋白質溶液、核酸溶液大于100nm分散系的分類：

溶膠高分子溶液粗分散系粗粒子泥漿、牛奶第二節(jié)混合物和溶液組成的表示方法一、混合物常用的組成表示方法（一）B的質量分數(shù)（三）B的質量濃度（五）B的濃度或B的物質的量濃度二、溶液組成的表示方法（一）溶質B的質量摩爾濃度（二）溶質B的摩爾分數(shù)

（一）B的質量分數(shù)：(massfraction)

mB:B的質量m:混合物的質量wB:為量綱一的量，其SI單位為1。例題例1-1100.0g鐵礦石中含50.4gFe2O3,計算鐵礦

石中Fe2O3和Fe的質量分數(shù)。100.0g鐵礦石中鐵的質量為：鐵礦石中Fe2O3的質量分數(shù)為：w(Fe2O3)=m(Fe2O3)/m鐵礦石中Fe的質量分數(shù)為：w(Fe)=m(Fe)/m解：（三）B的質量濃度：(massconcentration)ρB的SI

單位為：kg·m-3，常用單位為g·L-1，mg·L-1μg·L-1

等。例題例1-3將25g葡萄糖（C6H12O6）晶體溶于水，配制成500mL葡萄糖溶液，計算此葡萄糖溶液的質量濃度。解：葡萄糖溶液的質量濃度為：（五）B

的濃度或B

的物質的量濃度

(amountofsubstanceconcentration)nB

：為B的物質的量；V：混合物的體積cB：

B

的物質的量濃度，SI

單位為mol·m-3，醫(yī)學常用的單位是：mol·L-1，mmol·L-1，μmol·L-1

等。1.物質的量濃度簡稱為濃度，使用時要注明基本單元。。注意：2.體液的組成凡是相對分子量已知的物質，均使用濃度。3.B

的質量濃度與B的濃度之間的關系為：ρB=cBMB可用粒子的符號、物質的化學式或他們的特定組合表示。例如：c（H），c（H2），n（H2O），

n（1/2H2O），c（1/2H2SO4

），

c（2H2+O2）基本單元的表示方法：練習：（1）

n（H2SO4）=1mol，質量m=？（2）

n（1/2H2SO4

）=1mol，質量m=？（3）“硫酸的物質的量”這樣寫對嗎？答：其質量m=98g答：其質量m=49g答：含義不清，沒有指明基本單元。例題例1-4100mL正常人血清中含326mgNa＋和165mgHCO3-

離子，試計算正常人血清中Na+和HCO3-

離子的濃度。解：正常人血清中Na＋的濃度為：正常人血清中HCO3-

的濃度為：B的質量濃度與B的濃度之間的關系為：ρB=cBMB

MB：為B的摩爾質量。例1-5100mL生理鹽水中含0.90gNaCl，計算生理鹽水的質量濃度和濃度。解：生理鹽水的質量濃度為：NaCl的摩爾質量為58.5g·mol-1，生理鹽水的濃度為：（六）B

的摩爾分數(shù):（molefraction）nB

：為B的物質的量；n

：為混合物（A、B、C、D…）

的物質的量xB

：為量綱一的量，其

SI

單位為

1。由A，B

兩種物質組成的混合物：則:各組分的摩爾分數(shù)的總和為1:例題例1-6將112g乳酸鈉（NaC3H5O3）溶于1.00L純水中配成溶液，計算溶液中乳酸鈉的摩爾分數(shù)。解：室溫下，水的密度約為1000g·L-1

；NaC3H5O3的摩爾質量為112g·mol-1

；H2O的摩爾質量為18g.mol-1

。溶液中乳酸鈉的摩爾分數(shù)為：二、溶液組成的表示方法(一）溶質

B

的質量摩爾濃度（molality)nB

：為B的物質的量，單位：molmA:溶劑A的質量，單位：kgbB：溶質B的質量摩爾濃度：SI單位為mol·kg-1

例題例1-7將0.27gKCl晶體溶于100g水中，計算溶液中KCl的質量摩爾濃度。解：KCl的摩爾質量為74.5g·mol-1。KCl的質量摩爾濃度為：第四節(jié)稀溶液的依數(shù)性一、液體的蒸氣壓二、稀溶液的蒸氣壓下降三、稀溶液的沸點升高四、稀溶液的凝固點降低五、稀溶液的滲透壓力bB≤0.2mol·kg-1的溶液即為稀溶液。

只與溶質的數(shù)目有關而與溶質性質無關的性質稱為溶液的依數(shù)性。又稱稀溶液的通性。

溶液的蒸氣壓下降、溶液的沸點升高、溶液的凝固點降低、溶液的滲透壓力。稀溶液：依數(shù)性：(colligativeproperties)稀溶液的通性包括：飽和水蒸氣所產(chǎn)生的壓力稱為該溫度下水的飽和蒸氣壓，簡稱水的蒸氣壓(vaporpressure)。符號為p*常用的單位：Pa

或kPa

例：20℃時

水

乙醚

蒸氣壓與溫度有關。蒸氣壓與液體的本性有關。020406080100120T/oCP/kPa(kPa)

水100oC乙醇78.5oC乙醚34.6oC

表1-3

不同溫度下水的蒸氣壓

T/Kp/kPaT/Kp/kPa

表1-4不同溫度下冰的蒸氣壓

T/Kp/kPaT/Kp/kPa2580.1653

蒸氣壓隨溫度升高而增大有關蒸氣壓的幾個要點：1.影響蒸氣壓的因素：液體的蒸氣壓與液體的性質和溫度有關。2.液體的沸點：液體的蒸氣壓等于外壓時的溫度稱為液體的沸點。液體的沸點與外壓有關。液體在101.325kPa下的沸點稱為正常沸點。3.固體物質也具有一定的蒸氣壓第三節(jié)稀溶液的通性一、液體的蒸氣壓二、難揮發(fā)非電解質稀溶液的蒸氣壓下降（vaporpressurelowering）三、難揮發(fā)非電解質稀溶液的沸點升高四、稀溶液的凝固點降低五、稀溶液的滲透壓力實驗表明：含有難揮發(fā)溶質的溶液的蒸氣壓p<純溶劑的蒸氣壓p*溶液的蒸氣壓下降的原因p0p1pT0T1T純溶劑稀溶液3.Raoult定律

1887年，法國化學家Raoult指出：條件：難揮發(fā)非電解質稀溶液P

：難揮發(fā)非電解質稀溶液的蒸氣壓PA*：純溶劑的蒸氣壓xA：溶劑的摩爾分數(shù)對由溶劑A和難揮發(fā)非電解質B組成的稀溶液：上式表明：在一定溫度下，難揮發(fā)非電解質稀溶液的蒸氣壓下降與溶質的摩爾分數(shù)成正比，而與溶質的性質無關。這一結論稱為Raoult定律在稀溶液中則：這是Raoult定律的另一種表達形式；第三節(jié)稀溶液的通性一、液體的蒸氣壓二、難揮發(fā)非電解質稀溶液的蒸氣壓下降三、難揮發(fā)非電解質稀溶液的沸點升高

boilingpointelevation四、非電解質稀溶液的凝固點降低五、稀溶液的滲透壓力p/kPaTb*

TbT/K圖1-1稀溶液沸點升高示意純水的蒸氣壓曲線難揮發(fā)非電解質稀溶液的蒸氣壓曲線溶液的蒸氣壓總是低于溶劑的蒸氣壓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稀溶液的沸點升高值ΔTb注意：1.溶液的沸點是指溶液剛開始沸騰的溫度。2.難揮發(fā)非電解質稀溶液的沸點升高的根本原因是溶液的蒸氣壓下降。沸點升高的程度與稀溶液的濃度有關。難揮發(fā)非電解質稀溶液的沸點升高與溶質B的質量摩爾濃度成正比，與溶質的性質無關。數(shù)學表達：ΔTb=kbbBbB：溶質B的質量摩爾濃度kb：溶劑的沸點升高系數(shù)，SI單位：K·kg·mol-1表1-5常見溶劑的沸點（Tb）與沸點升高系數(shù)（Kb）表1-6常見溶劑的凝固點（Tf）及凝固點降低系數(shù)（Kf）

溶劑Tb/℃

Kb/（K·kg·mol-1）

Tf/℃Kf/（K·kg·mol-1）乙酸1183.0717.03.90

水

苯

乙醇78.41.22-117.3四氯化碳

乙醚

萘測定出溶液的沸點升高，可計算出B的摩爾質量。ΔTb=kbbB第三節(jié)稀溶液的通性一、液體的蒸氣壓二、稀溶液的蒸氣壓下降三、稀溶液的沸點升高四、稀溶液的凝固點降低(freezingpointdepression五、稀溶液的滲透壓力p0p1pT純溶劑稀溶液純溶劑（固態(tài)）P0水＝AA’BB’C稀溶液的凝固點降低示意圖Tf*Tf注意：1.水溶液的凝固點是指溶液中的水與冰平衡共存時的溫度。指剛有溶劑固體析出的溫度。2.難揮發(fā)非電解質稀溶液的凝固點降低的根本原因是溶液的蒸氣壓下降。凝固點降低的程度與稀溶液的濃度有關。難揮發(fā)非電解質稀溶液的凝固點降低與溶質B的質量摩爾濃度成正比，與溶質的性質無關。數(shù)學表達：bB：溶質B的質量摩爾濃度kf：溶劑的凝固點降低系數(shù)

SI單位：K·kg·mol-1表1-5常見溶劑的沸點（Tb）與沸點升高系數(shù)（Kb）表1-6常見溶劑的凝固點（Tf）及凝固點降低系數(shù)（Kf）

溶劑Tb/℃

Kb/（K·kg·mol-1）

Tf/℃Kf/（K·kg·mol-1）乙酸1183.0717.03.90

水

苯

乙醇78.41.22-117.3四氯化碳

乙醚

萘

測量出難揮發(fā)非電解質稀溶液的凝固點降低，可計算出B的摩爾質量。

1.多數(shù)溶劑kf>kb，用凝固點降低法相對誤差較小。2.凝固點降低法在低溫下進行，不會破壞樣品。例題例1-8從尿中提取出一種中性含氮化合物，將90mg純品溶解在12g蒸餾水中，所得溶液的凝固點比純水降低了0.233K，試計算此化合物的相對分子質量。解：該中性含氮化合物的摩爾質量為：思考：在醫(yī)學和生物實驗中用哪種方法求解溶質相對分子質量？用凝固點降低方法的原因：1.kf>kb，測定誤差小。2.低溫下不會破壞樣品。溶液凝固點降低的實際應用1.汽車水箱加入乙二醇，防凍裂水箱。2.鹽冰制冷劑。3.雪后地面撒鹽防滑。第三節(jié)稀溶液的通性一、液體的蒸氣壓二、難揮發(fā)非電解質稀溶液的蒸氣壓下降三、難揮發(fā)非電解質稀溶液的沸點升高四、非電解質稀溶液的凝固點降低五、稀溶液的滲透壓力osmoticpressure五、稀溶液的滲透壓力（一）滲透現(xiàn)象和滲透壓力（二）滲透壓力與濃度、溫度的關系（三）B的滲透濃度（四）滲透壓力在醫(yī)學上的意義純溶劑溶液半透膜

Semipermeablemembrane只允許溶劑（如水）分子透過而溶質（如蔗糖）分子不能透過的膜

滲透osmosis純溶劑溶液半透膜Semipermeablemembrane只允許溶劑（如水）分子透過而溶質（如蔗糖）分子不能透過的膜溶劑的凈轉移滲透平衡膜兩側單位體積內溶劑分子數(shù)不等

滲透osmosis產(chǎn)生滲透現(xiàn)象的兩個必要條件：半透膜的存在膜兩側單位體積內溶劑分子數(shù)不相等滲透的方向：純溶劑溶液稀溶液濃溶液純溶劑溶液Π（Pa或kPa）

滲透壓力

osmoticpressure恰好能阻止?jié)B透進行而施加于溶液液面上的額外壓力稀溶液濃溶液p（Pa或kPa）P=Π濃-Π稀注意：若稀溶液和濃溶液產(chǎn)生的滲透，在較濃溶液的液面上施加一額外壓力，也能阻止?jié)B透現(xiàn)象的發(fā)生。而這一壓力是兩種溶液分別與純溶劑組成體系的滲透壓力之差。反向滲透：在濃溶液一側增加較大的壓力可使溶劑進入稀溶液（或溶劑）。依此可實現(xiàn)溶液的濃縮和海水的淡化。反向滲透淡水溶液滲透淡水溶液五、稀溶液的滲透壓力（一）滲透現(xiàn)象和滲透壓力（二）滲透壓力與濃度、溫度的關系（三）B的滲透濃度（四）滲透壓力在醫(yī)學上的意義1886

年，荷蘭理論化學家van’tHoff

歸納出滲透壓力與濃度、溫度之間的關系。R：摩爾氣體常數(shù)，數(shù)值上等于8.314J·K-1·mol-1T：熱力學溫度（K）cB：B的濃度mol·m-3

（mol·L-1）π：滲透壓力Pa（kPa）

通過測定溶液的滲透壓力，可以計算溶質的摩爾質量。

例題例1-9一種精制蛋白質物質，其相對分子質量約為5×104。已知298.15K時水的密度是997kg·m-3，估算溶質的質量分數(shù)為0.02的該物質的水溶液的沸點升高、凝固點降低和298.15K時的滲透壓力。解：為了計算方便，取1kg溶液。該物質的質量摩爾濃度和濃度分別為：溶液的沸點升高約為：溶液的凝固點降低約為：溶液的滲透壓力為：五、稀溶液的滲透壓力（一）滲透現(xiàn)象和滲透壓力（二）滲透壓力與濃度、溫度的關系（三）B的滲透濃度（四）滲透壓力在醫(yī)學上的意義B

的滲透濃度(osmolarity)定義：n：

混合物中未發(fā)生解離的B的分子與B解離出的離子的物質的量之和V

：混合物的體積cB,os

：滲透濃度，常用單位是mol·L-1

，mmol·L-1（1）強電解質溶液滲透濃度等于溶液中溶質離子的總濃度。例：NaClcB,os=c(Na+)+c(Cl-)（2）弱電解質溶液滲透濃度等于溶液中未解離的弱電解質的濃度與弱電解質解離出的離子濃度之和。（3）非電解質溶液滲透濃度等于其物質的量濃度。對于電解質的稀溶液：

對于非電解質的稀溶液：例題例1-10生理鹽水的質量濃度為9g·L-1，計算生理鹽水的滲透濃度。解：NaCl是強電解質，它在溶液中全部電離：生理鹽水的滲透濃度為:五、稀溶液的滲透壓力（一）滲透現(xiàn)象和滲透壓力（二）滲透壓力與濃度、溫度的關系（三）B的滲透濃度（四）滲透壓力在醫(yī)學上的意義

滲透活性物質血漿中濃度組織間液中濃度細胞內液中濃度

mmol·L-1mmol·L-1mmol·L-1

Na+14413710K+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

氨基酸228

肌酸0.20.29

乳酸鹽1.21.21.5

三磷酸腺苷5

一磷酸己糖3.7

葡萄糖5.65.6

蛋白質1.20.24

尿素444mmol·L-1303.7302.2302.2表2-5正常人血漿、組織間液和細胞內液中各種滲透活性物質的滲透濃度1．等滲、低滲和高滲溶液正常人血漿的滲透濃度為280～320mmol·L-1。醫(yī)學上規(guī)定：滲透濃度在280～320mmol·L-1范圍內的溶液為等滲溶液

isotonicsolution；滲透濃度小于280mmol·L-1的溶液為低滲溶液

hypotonicsolution；；滲透濃度大于320mmol·L-1的溶液為高滲溶液

hypertonicsolution。。紅細胞在不同濃度NaCl

溶液中的形態(tài)生理鹽水中低滲NaCl

溶液中高滲NaCl

溶液中例題正常紅細胞電鏡圖紅細胞在高滲NaCl溶液中皺縮紅細胞在低滲NaCl溶液中漲大破裂溶血例1-11用實驗方法測得某腎上腺皮質機能不全病人的血漿的冰點為-0.48℃，問此病人的血漿為等滲、低滲或高滲溶液？計算此血漿在37℃時的滲透壓力。解：對于稀溶液:bB(mol·kg-1)≈cB(mol·L-1)此血漿的滲透濃度低于正常血漿的滲透濃度范圍，為低滲溶液。此病人血漿的滲透壓力為：2.晶體滲透壓力和膠體滲透壓力：由小分子和小離子所產(chǎn)生的滲透壓力稱為晶體滲透壓力。由大分子和大離子所產(chǎn)生的滲透壓力稱為膠體滲透壓力。晶體滲透壓力維持著細胞內、外水的相對平衡。膠體滲透壓力維持著血容量和血管內、外的水鹽的相對平衡。

滲透活性物質血漿中濃度組織間液中濃度細胞內液中濃度

mmol·L-1mmol·L-1mmol·L-1

Na+14413710K+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

氨基酸228

肌酸0.20.29

乳酸鹽1.21.21.5

三磷酸腺苷5

一磷酸己糖3.7

葡萄糖5.65.6

蛋白質1.20.24

尿素444mmol·L-1303.7302.2302.2表2-5正常人血漿、組織間液和細胞內液中各種滲透活性物質的滲透濃度

晶體物質→晶體滲透壓

7.5g·L-1

占總滲透壓的99.5%

膠體物質→膠體滲透壓

70g·L-1占總滲透壓的0.5%第三節(jié)稀溶液的通性一、液體的蒸氣壓二、難揮發(fā)非電解質稀溶液的蒸氣壓下降三、難揮發(fā)非電解質稀溶液的沸點升高四、非電解質稀溶液的凝固點降低五、稀溶液的滲透壓力osmoticpressure第四節(jié)溶膠(sol)一、溶膠的性質二、溶膠的穩(wěn)定性與聚沉(一)溶膠的光學性質～Tyndall現(xiàn)象光源聚光鏡溶膠圖1-5Tyndall現(xiàn)象d>>λd<<λd略小于λ或接近于λ產(chǎn)生散射作用的條件：分散相粒子的直徑d略小于入射光的波長λ,或接近于λ。

溶膠的分散相粒子的直徑在1-100nm之間，小于可見光的波長（400-760nm），因此當光通過溶膠時發(fā)生明顯的散射作用。Tyndall現(xiàn)象的意義：是溶膠區(qū)別溶液、高分子溶液的基本特征

溶膠產(chǎn)生Tyndall現(xiàn)象原因：（二）溶膠的動力學性質

1.Brown

運動

溶膠的分散相粒子在分散介質中不停地做不規(guī)則的折線運動，這種運動稱為Brown運動。溫度越高，膠粒質量越小，Brown運動越劇烈，與分散相粒子的化學性質無關。

在超顯微鏡下觀察，膠粒的Brown運動是由于膠粒受到處于不停運動的分散介質分子撞擊，其合力不為零而引起的。

在生物體內，擴散是物質輸送或物質分子通過細胞膜的推動力之一。

2.

擴散（diffusion)溶膠的分散相粒子由于Brown運動，能自動地從濃度較高處移向濃度較低處，這種現(xiàn)象稱為擴散。

沉降平衡示意圖3.

沉降(sedimentation)溶膠在放置過程中，密度大于分散介質的膠粒，在重力作用下要沉降下來；

電泳技術在氨基酸、多肽、蛋白質和核酸等物質的分離和鑒定方面應用廣泛。（三）溶膠的電學性質～電泳（electrophoresis）在電場作用下，帶電質點在分散介質中的定向移動稱為電泳。

電泳示意圖膠團的結構：[(AgI)m·nI-·(n－x)K+]x-·xK+膠核吸附層膠粒擴散層膠團如果用AgNO3

和KI制備AgI溶膠有兩種情況：（1）KI過量：AgNO3+KI→AgI+KNO3

(過量)

KI→K++I-

AgI膠核選擇吸附溶液中I-

而帶負電

[(AgI)m·nI-·(n－x)K+

]x-·xK+

I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+(AgI)mAgI負溶膠的膠團結構示意圖（2）AgNO3

過量：

AgNO3+KI→AgI+KNO3

(過量)

AgNO3→Ag++NO3-

AgI膠核選擇吸附溶液中Ag+

而帶正電

[(AgI)m·nAg+·(n－x)NO3-

]x+·xNO3-Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+

Ag+Ag+Ag+Ag+NO3-NO3-NO3-NO3-NO3-NO3-NO3-NO3