醫(yī)用化學(xué)課件-難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的通性

第三節(jié)難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的通性

Colligativepropertiesofdilutesolution溶劑+溶質(zhì)=溶液2.溶質(zhì)的顆粒數(shù)：蒸氣壓、沸點(diǎn)、凝固點(diǎn)和滲透壓。理想稀溶液：

1.稀

2.非電解質(zhì)

3.非揮發(fā)性溶劑形成溶液之后，性質(zhì)的改分為兩類：1.溶質(zhì)本性：顏色、粘度、pH、密度、導(dǎo)電性等.一、難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的蒸氣壓下降(一)、蒸氣壓

p（vapourpressure）

1.水（l）水（g）蒸發(fā)凝結(jié)

當(dāng)v蒸發(fā)=v凝結(jié)時(shí)，氣液相達(dá)到平衡，這種與液相處于動(dòng)態(tài)平衡的氣體叫做飽和蒸氣。蒸氣壓：飽和蒸氣具有的壓力稱為該溫度下的飽和蒸氣壓。

符號(hào)：p表示，單位為Pa（帕）或kPa（千帕）。2.影響蒸氣壓p的因素（2）p隨溫度升高而增大；

固體也具有一定的p

，只是較小而已。但如碘，樟腦會(huì)升華。

常溫下：

p大——易揮發(fā)物質(zhì)

p小——難揮發(fā)物質(zhì)

蒸氣壓與溫度的關(guān)系

一般液體的p較大，但甘油、硫酸等較小。

（1）物質(zhì)的本性（同溫下不同的物質(zhì)有不同的p）；(二)、溶液的蒸氣壓下降（Δp）(二)、溶液的蒸氣壓下降（Δp）1.原因：在純?nèi)軇┲屑尤肷倭康碾y揮發(fā)性溶質(zhì)2.拉烏爾(1887年法國)定律：（難、非、?。﹑=p*

xA——經(jīng)驗(yàn)公式

Δp

=p*

-p=p*

-p*

xA=p*

xB蒸氣壓：溶液p

＜純?nèi)軇﹑*

Δp

=p*

-p，Δp

：蒸氣壓下降T一定，純?nèi)軇┑恼魵鈮簽槎ㄖ?，設(shè)p*溶質(zhì)分子或離子占據(jù)一部分溶液的表面，減少單位時(shí)間從溶液中逸出溶劑分子數(shù)目。蒸發(fā)凝結(jié)2.拉烏爾定律溫度一定時(shí)，難揮發(fā)性非電解質(zhì)稀溶液的蒸氣壓下降Δp與溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度bB成正比，而與溶質(zhì)的本性無關(guān)。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)。

由公式Δp

=p*

xB推導(dǎo)得：Δp

=p*

-p=kbB

k是一常數(shù)，與p*和溶劑的摩爾質(zhì)量有關(guān)。二、非電解質(zhì)稀溶液的沸點(diǎn)升高（boilingpointelevation）1.液體的沸點(diǎn)Tb：p液=p外時(shí)的溫度（沸騰）。

液體的正常沸點(diǎn)是指外壓為101.3kPa時(shí)的沸點(diǎn)；如水在100℃時(shí)的p*=101.3kPa液體的沸點(diǎn)隨外壓而變化，壓力愈大，沸點(diǎn)愈高。2.溶液的沸點(diǎn)升高原因

原因：蒸氣壓下降

ΔTb=Tb-Tb*

p*

101.3P(kPa)373(Tb*)

T(K)純水水溶液△TbTbpΔTb

：溶液的沸點(diǎn)升高值，溶液越濃，值越大。3.溶液的沸點(diǎn)升高值的計(jì)算公式

ΔTb=Tb-Tb*

=kbbBkb為溶劑的沸點(diǎn)升高常數(shù)表明：難揮發(fā)性的非電解質(zhì)稀溶液的沸點(diǎn)升高只與溶質(zhì)的bB有關(guān)，而與溶質(zhì)的本性無關(guān)。kb只與溶劑的性質(zhì)有關(guān)，而與溶質(zhì)種類無關(guān)，數(shù)據(jù)有表可查。（P9表1-4）注意：溶液的沸點(diǎn)指溶液剛開始沸騰時(shí)的T，純?nèi)軇┑姆悬c(diǎn)是恒定的。1.純液體的凝固點(diǎn)Tf：三、非電解質(zhì)稀溶液的凝固點(diǎn)降低

（freezingpointdepression）

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，此溫度對(duì)其固態(tài)來說也稱熔點(diǎn)。外壓一定時(shí)，p液=p固時(shí)的溫度。

水的凝固點(diǎn)又稱為冰點(diǎn)。0℃時(shí)，p*水=p冰

=0.6106kPa，0℃時(shí)冰與水共存2.溶液的凝固點(diǎn)降低原因水冰溶液ABp*0.61273(Tf

*)

A：冰-水共存⊿TfP(kPa)T(K)B：冰-溶液共存

Tf

原因：蒸氣壓下降

ΔTf=Tf

*

-TfPΔTf

：溶液的凝固點(diǎn)降低值

。3.溶液的凝固點(diǎn)降低值的計(jì)算公式

ΔTf=Tf

*-

Tf

=kf

bBkf為溶劑的凝固點(diǎn)降低常數(shù)表明：難揮發(fā)性的非電解質(zhì)稀溶液的凝固點(diǎn)降低只與溶質(zhì)的bB有關(guān)，而與溶質(zhì)的本性無關(guān)。kf只與溶劑的性質(zhì)有關(guān)，而與溶質(zhì)種類無關(guān)，數(shù)據(jù)有表可查。（P9表1-5）應(yīng)用一：測定溶質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量

例取0.749g谷氨酸溶于50.0g水中，測得凝固點(diǎn)為-0.188℃，試求谷氨酸的摩爾質(zhì)量。

解：

ΔTf=kf

bBnBmAkf

mBmA

MB則MB=kf

mBmA

ΔTf

1.86×0.7490.050×0.188==148(g·mol-1)=kf=測定溶質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量說明：利用溶液的沸點(diǎn)升高和凝固點(diǎn)降低都可以測定溶質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量。ΔTb法會(huì)因溫度高而引起溶劑揮發(fā)，使溶液變濃而引起誤差

；

大多數(shù)溶劑的kf值>kb值，因此同一溶液的ΔTf>ΔTb，因而靈敏度高、實(shí)驗(yàn)誤差?。?/p>

某些生物樣品不耐高溫，在沸點(diǎn)易變性或破壞。例水中加入乙二醇可使水的凝固點(diǎn)降低，從而達(dá)到抗凍的目的。為了使溶液的凝固點(diǎn)達(dá)到-5℃，乙二醇的質(zhì)量濃度應(yīng)為多少（假設(shè)該溶液屬理想溶液,水為1kg，所得溶液的密度為1kg·L-1）？應(yīng)用二：制作防凍劑和冷卻劑解

ΔTf=kf

bBbB=ΔTf

kf5

1.86ρ

B=mBV

2.69×62(1000+2.69×62)/1000

==2.69(mol·kg-1)=143(g·L-1)=非易失性的乙二醇四、稀溶液的滲透壓力(一)、滲透現(xiàn)象(二)、滲透壓力(三)、滲透濃度(四)、滲透壓力在醫(yī)學(xué)上的意義

(一)、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。結(jié)果：溶液一側(cè)的液面升高。原因：單位時(shí)間內(nèi)由純?nèi)軇┻M(jìn)入溶液中的溶劑分子數(shù)要比由溶液進(jìn)入純?nèi)軇┑亩?。半透?semi-permeablemembrane)

[定義]只允許溶劑(水)分子通過不允許溶質(zhì)(蔗糖)分子透過的薄膜。

人工制備膜(如火棉膠膜、玻璃紙及羊皮紙等)；

生物膜(如細(xì)胞膜、毛細(xì)血管壁等)。滲透方向1.溶劑分子從純?nèi)軇┮环酵芤阂环綕B透；2.溶劑分子從稀溶液一方往濃溶液一方滲透。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；二是半透膜兩側(cè)單位體積內(nèi)溶劑分子數(shù)不相等。(半透膜兩側(cè)存在滲透濃度差。)(二)、滲透壓力(osmoticpressure)[定義]為維持只允許溶劑通過的膜所隔開的溶液與溶劑之間的滲透平衡而需要的超額壓力。[符號(hào)]Π[單位]Pa或kPa(二)、滲透壓力1.范托夫（1886荷蘭）定律：單位：R=8.314J·K-1·mol-1

，ΠV=nRTΠ=cBRT稀水溶液(cB≈bB)Π≈RT

bB表明:稀溶液的Π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)。T(K)bB

(mol·kg-1)或cB

(mol·L-1)則Π(kPa)滲透壓力的計(jì)算解C12H22O11的摩爾質(zhì)量為342g·mol-1，則

nV2.00342×0.050例將2.00g蔗糖（C12H22O11）溶于水，配成

50.0ml溶液，求溶液在37℃時(shí)的滲透壓。Π=

cBRTc(C12H22O11)===0.117(mol·L-1)=0.117×8.314×310=302(kPa)滲透壓力的間接測定

例測得淚水的凝固點(diǎn)為-0.52℃，求淚水在體溫37℃時(shí)的滲透壓力。

ΔTf

=

kf

bBΠ=

bBRT=

ΔTf

RTkf0.52×8.314×(273+37)1.86=解bB=ΔTf/

kf=

721(kPa)滲透壓力法測定相對(duì)分子質(zhì)量例將1.00g血紅素溶于適量純水中，配置成100ml溶液，在20℃時(shí)測得溶液的滲透壓力為0.366kPa,求血紅素的相對(duì)分子質(zhì)量。ΠV=nRTmB

RTMB解滲透壓力法是測定蛋白質(zhì)等高分子化合物的相對(duì)分子質(zhì)量的最好方法。

=1.00×8.314×(273+20)0.366×0.100MB

=mB

RTΠV=6.66×104(g·mol-1)=血紅素的濃度僅為1.50×10-4mol·L-1凝固點(diǎn)下降僅為2.79×10-4℃【歸納】——很難測定滲透壓力相當(dāng)于37.3mmH2O柱——可準(zhǔn)確測定

小結(jié)：難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液Δp=kbBΔTb

=kb

bB

=cBRT≈bBRTΔTf

=kf

bB(三)、滲透濃度

1.滲透濃度(osmolarity)[單位]mmol·L-1[定義]單位體積溶液中所含有的能產(chǎn)生滲透效應(yīng)的各種分子、離子（統(tǒng)稱為滲透活性物質(zhì)）的總數(shù)。滲透活性物質(zhì)的物質(zhì)的量除以溶液的體積。[符號(hào)]

cosCos=n/V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)。ΔTb

=i

Kb

bB

ΔTf

=iKf

bB

=i

cB

RT≈i

bB

RT校正因子i

：一“分子”電解質(zhì)解離出的粒子個(gè)數(shù)。A-B2或A2-B型強(qiáng)電解質(zhì)如(MgCl2、Na2SO4等)A-B型強(qiáng)電解質(zhì)(如KCl、CaSO4、NaHCO3等)Δp=i

KbBi=2i=3例計(jì)算醫(yī)院補(bǔ)液用的50.0g·L-1葡萄糖溶液（C6H12O6）和生理鹽水的滲透濃度。

解C6H12O6是非電解質(zhì)，NaCl是i=2的強(qiáng)電解質(zhì)

C6H12O6和NaCl的摩爾質(zhì)量分別為180和58.5(g·mol-1)

C6H12O6：cos==278mmol·L-150.0×1000180NaCl

：cos=×2=308mmol·L-19×100058.5（四)、滲透壓力在醫(yī)學(xué)上的意義

等滲、高滲和低滲溶液的概念1.正常人血漿的滲透濃度為303.7mmol·L-1

常用的等滲溶液有生理鹽水、50.0g/L葡萄糖溶液、12.5g·L-1的NaHCO3

溶液。2.臨床上規(guī)定:

等滲溶液:cos在280~320mmol·L-1的溶液;

高滲溶液:cos＞320mmol·L-1的溶液；

低滲溶液:cos＜280mmol·L-1的溶液(isotonicsolution)(hypertonicsolution)(hypotonicsolution)

等滲、高滲和低滲溶液在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用

a.等滲溶液(生理鹽水):b.高滲溶液(15g·L-1NaCl):c.低滲溶液(5g·L-1NaCl):“維持原狀”“皺縮”“溶血”正常紅細(xì)胞35正常溶血皺縮280~320mmol/L

<280mmol/L

>320mmol/L

海水的凈化(五)、晶體滲透壓和膠體滲透壓血漿滲透壓晶體滲透壓:膠體滲透壓:維持細(xì)胞內(nèi)外水的相對(duì)平衡維持血容量和毛細(xì)血管內(nèi)外水的相對(duì)平衡(血漿蛋白質(zhì)所產(chǎn)生)(NaCl、NaHCO3、葡萄糖、尿素等晶體物質(zhì)所產(chǎn)生)習(xí)題11.相同濃度的葡萄糖和NaCl溶液的П也相同。（）3.血紅細(xì)胞置于下列溶液中將會(huì)引起何種現(xiàn)象？

A、29g/LNaCl溶液B、5g/L葡萄糖溶液

C、生理鹽水和等體積的水的混合液

D、生理鹽水和50g/L葡萄糖溶液等體積的混合液2.若兩種溶