大學基礎(chǔ)化學課件

第二章稀溶液的依數(shù)性3學時內(nèi)容掌握：掌握非電解質(zhì)稀溶液通性（依數(shù)性）：非電解質(zhì)稀溶液蒸氣壓下降——拉烏爾定律、沸點升高、凝固點降低、滲透壓的概念、及其有關(guān)計算；電解質(zhì)和非電解質(zhì)的基本概念；強電解質(zhì)溶液理論熟悉：滲透壓在醫(yī)學中的意義了解：滲透壓如何參與調(diào)節(jié)體內(nèi)各部分體液的水鹽平衡本章難點溶液滲透濃度的計算。溶液的定義溶液物質(zhì)以分子、原子或離子的狀態(tài)分散于另一種物質(zhì)中形成均勻而穩(wěn)定的體系。溶質(zhì)其中被分散的物質(zhì)稱為溶質(zhì)，通常用B表示。溶劑分散溶質(zhì)的物質(zhì)稱為溶劑，通常用A表示。溶質(zhì)＋溶劑→溶液溶液在生物體中的意義血液循環(huán)、淋巴液循環(huán)、人體的新陳代謝中營養(yǎng)物質(zhì)的吸收、廢物的排泄、人生病后藥物的吸收與作用均離不開溶液。溶液的性質(zhì)特點溶液的獲得非常簡單，無非是將一定量的溶質(zhì)溶入一定量溶劑中即可配成，但就是這簡簡單單的過程就會產(chǎn)生兩類截然不同的性質(zhì)。性質(zhì)一第一類就是我們較熟悉的，中學已經(jīng)接受了的性質(zhì)，即溶質(zhì)、溶劑有自身的化學性質(zhì)和溶質(zhì)在溶入溶劑的過程中，溶質(zhì)與溶劑間會發(fā)生化學反應(yīng)。如：無水CuSO4（幾乎無色）→溶于水→藍色原因：CuSO4＋4H2O→[Cu(H2O)4]2＋＋SO42－ 藍色性質(zhì)二溶液的另一類性質(zhì)，其與溶質(zhì)、溶劑的本性無關(guān)，僅與，溶質(zhì)在溶液中的相對數(shù)量有關(guān)，統(tǒng)稱為溶液的依數(shù)性(Colligativeproperties)。即：在溶劑中加入溶質(zhì)前后，溶劑某些物理性質(zhì)的變化量與溶質(zhì)的加入量的關(guān)系。例如：在溶劑中加入難揮發(fā)的溶質(zhì)后，溶液與純?nèi)軇┫啾扔校赫魵鈮合陆?，凝固點下降，沸點升高等；而引起這一溶劑物理性質(zhì)變化的原因與溶質(zhì)的本性無關(guān)，僅與溶液中溶質(zhì)的相對顆粒數(shù)的多少有關(guān)。2－1溶液的蒸氣壓下降蒸氣壓下降是溶液的依數(shù)性中最重要的性質(zhì)。凝固點下降、沸點升高的原因都能從這一性質(zhì)得到解釋。純物質(zhì)蒸氣壓在一定的溫度下把純液體注入一空的密閉容器中，一段時間后氣相和液相間將達到動態(tài)平衡，這時氣相分子的密度不再發(fā)生變化。與液相處于平衡時的蒸氣所具有的壓力稱為該溫度下的飽和蒸氣壓，簡稱蒸氣壓（vaporpressure）。純物質(zhì)蒸氣壓實驗在一定溫度下，將一純液態(tài)溶劑（例如水）注入到一密閉容器中。液面上的一部分動能較高的溶劑分子將會掙脫液體分子的束縛，從液面上逸出，擴散到液面上的空間，形成氣相，這一過程稱為蒸發(fā)。蒸發(fā)當然也會有部分氣相的劑分子回到液相，這一過程稱為凝結(jié)。凝結(jié)一段時間后，上述兩過程達到平衡。此時液面上的蒸氣壓稱為該溫度下的飽和蒸氣壓。蒸發(fā)凝結(jié)P0純物質(zhì)蒸氣壓與溫度的關(guān)系蒸發(fā)是一吸熱過程，所以溫度愈高，液體的蒸氣壓愈大。蒸氣壓溫度溶液的蒸氣壓下降在此純?nèi)軇┲屑尤腚y揮發(fā)的溶質(zhì)后，經(jīng)過大量實驗，我們發(fā)現(xiàn)，都有以下關(guān)系：P0＞PP0P溶質(zhì)結(jié)論當液體溶劑中溶解一種難揮發(fā)性的物質(zhì)成為溶液后，該溶液的蒸氣壓總是低于同溫度下純?nèi)軇┑恼魵鈮骸＿@種現(xiàn)象稱為溶液的蒸氣壓下降。注意：蒸氣壓均由溶劑分子組成。溶液的蒸氣壓下降示意圖同溫度下溶液的蒸氣壓總是低于純?nèi)軇┑恼魵鈮篢蒸氣壓溫度P0P純?nèi)軇┤芤酣SP＝P0－P溶液的蒸氣壓下降原因當純?nèi)軇┲腥苡须y揮發(fā)性的溶質(zhì)后，部分溶質(zhì)分子會占據(jù)溶劑的部分表面，因此在單位時間逸出液面的溶劑分子數(shù)就比全為純?nèi)軇r少，同時溶質(zhì)分子對溶劑的吸引作用也使凝結(jié)程度加大。溶液蒸氣壓下降的依數(shù)性溫度一定時，難揮發(fā)的非電解質(zhì)稀溶液的蒸氣壓下降與溶質(zhì)摩爾分數(shù)成正比，而與溶質(zhì)的本性無關(guān)。稱為拉烏爾（Raoult）定律。P＝P0·

xAP：溶液的蒸氣壓。P0：純?nèi)軇┑恼魵鈮簒A：純?nèi)軇┑哪柗謹?shù)從拉烏爾定律的計算式：P＝P0·

xA我們可以知道：溶液蒸氣壓下降僅與純?nèi)軇┑恼魵鈮杭凹內(nèi)軇┑哪柗謹?shù)有關(guān)，與溶質(zhì)的本性無關(guān)。拉烏爾定律適用范圍P＝P0·

xA拉烏爾定律只適用于難揮發(fā)的非電解質(zhì)稀溶液。對濃度較大的溶液，誤差較大。原因：稀溶液中溶質(zhì)粒子之間距離較大，相互間影響較小，當溶液濃度較大時，溶質(zhì)粒子距離小，相互間影響較大，容易形成聚集體（若是電解質(zhì)溶液，還可以形成離子氛）。拉烏爾定律的變形對于只有一種溶劑和一種溶質(zhì)組成的溶液，有：1＝xA＋xB因此，拉烏爾定律：

P＝P0·

xA變形為：P＝P0·(1－xB)整理得：P0－P＝P0·xB令：⊿P＝P0－P，得：⊿P＝P0·xB當溶液是稀溶液時，有：nA>>nB即：nA≈nA＋nB代入：xB＝nB／(nA＋nB)得：xB＝nB／nA因為（請注意此處WA的單位為g）：nA＝WA／MA代入：xB＝nB／nA，得：xB＝nB／(WA／MA)因為（請注意bB的單位為mol·kg－1），有：bB＝1000×nB／WA

將其代入：xB＝nB／(WA／MA)得：xB≈bB·MA／1000將：xB≈bB·MA／1000，代入：⊿P＝P0·xB得：⊿P≈P0·MA·bB／1000令：K＝P0·MA／1000得：⊿P＝K·bB若該溶液是溶液是稀水溶液，bB＝CB，有：⊿P＝K·CB

難揮發(fā)電解質(zhì)稀溶液的拉烏爾定律變化對于難揮發(fā)的電解質(zhì)稀溶液，由于電解質(zhì)會解離，溶液中實際的自由移動的溶質(zhì)質(zhì)點數(shù)目會增加，因此，需要對拉烏爾定律進行校正。方法是乘以校正系數(shù)。⊿P＝i·K·bB強電解質(zhì)的拉烏爾定律對強電解質(zhì)，因為每個電解質(zhì)都會解離，因此溶液中實際的自由移動的溶質(zhì)質(zhì)點數(shù)目僅需乘以簡單的倍數(shù)即可。⊿P＝i·K·bB例：NaCl＝Na＋＋Cl－i＝2CaCl2＝Ca2＋＋2Cl－i＝3弱電解質(zhì)的拉烏爾定律對弱電解質(zhì)，由于僅有部分電解質(zhì)發(fā)生解離，因此溶液中實際的自由移動的溶質(zhì)質(zhì)點數(shù)目相對復(fù)雜，是所有溶質(zhì)質(zhì)點濃度的總和。例：醋酸HAc是弱電解質(zhì)，設(shè)其解離度為α在溶液中解離平衡為： HAc＋H2O? H3O＋ ＋ Ac－解離前C0／ ／解離后(1－α)C0 αC0 αC0C總＝(1－α)C0＋αC0＋αC0＝(1＋α)C0⊿P＝i·K·CB＝(1＋α)·K·C02－2溶液的沸點升高和凝固點降低有了稀溶液蒸氣壓下降的依數(shù)性，我們很容易解釋溶液的沸點升高和凝固點降低。液體的沸點當液體的蒸氣壓與外界壓力相等時，此時對液體加熱，液體將會產(chǎn)生大量氣泡并從液面逸出，稱為沸騰，此時液體的溫度保持一定不會升高，此溫度叫液體在此壓力下的沸點(boilingpoint)。沸點與外界壓力的關(guān)系外界壓力加大，沸點增加。蒸氣壓溫度T1T2P1P2溶液的沸點升高設(shè)在正常壓力下，某純?nèi)軇┮呀?jīng)到達沸點，此時有：P溶劑＝P外當我們在純?nèi)軇┲屑尤腚y揮發(fā)的物質(zhì)，就會引起溶液的蒸氣壓下降，P溶液＜P溶劑P溶液＜P外要使溶液沸騰，就必須升高溶液的溫度，只有溶液的溫度增加到使溶液的P溶液＝P外溶液才會沸騰。溶液的沸點升高示意圖蒸氣壓純?nèi)軇┤芤篢0溫度⊿Tb＝T－T0T101.3KPa溶液的沸點升高的依數(shù)性溶液的沸點升高與溶質(zhì)摩爾分數(shù)成正比，而與溶質(zhì)的本性無關(guān)。⊿Tb＝Kb·bB

其適用范圍是稀溶液。對于難揮發(fā)的電解質(zhì)稀溶液，需要乘以校正系數(shù)。⊿Tb＝i·Kb·bB純液體的凝固點將純液體冷卻至一定溫度后，液體會產(chǎn)生固體，此時繼續(xù)冷卻，固體的數(shù)量會增加，但液體的溫度不會改變。此時整個體系處于固液平衡共存的溫度稱為該物質(zhì)的凝固點。下面我們看看純液體的凝固曲線圖和純液體和純固體的蒸氣壓曲線圖純液體的凝固曲線圖ab段，純液體冷卻。溫度純?nèi)軇┠糖€圖時間abcdcd段，固體冷卻。bc段，純液體凝結(jié)。純液體和純固體的蒸氣壓曲線ab段，純液體的蒸氣壓曲線。cd段，純固體的蒸氣壓曲線。交叉點d，固液平衡蒸氣壓。b蒸氣壓溫度acdT溶液的凝固點降低在純?nèi)軇┲屑尤腚y揮發(fā)性物質(zhì)形成的溶液后，其凝固點比純?nèi)軇┑牡?。此時凝固的是溶劑。溫度蒸氣壓T0純固體純液體溶液T⊿Tf＝T0－T溶液的凝固曲線圖ab溶液冷卻bc溶劑凝結(jié)cd飽和溶液凝結(jié)de固體冷卻溫度時間abcde溶液的凝固點降低的依數(shù)性溶液的凝固點降低與溶質(zhì)摩爾分數(shù)成正比，而與溶質(zhì)的本性無關(guān)。⊿Tf＝Kf·bB

其適用范圍是稀溶液。對于難揮發(fā)的電解質(zhì)稀溶液，需要乘以校正系數(shù)。⊿Tf＝i·Kf·bB

2－3溶液的滲透壓為什么用生理鹽水清洗傷口時感覺不怎么痛，而用清洗滌傷口時感覺非常痛？這都與滲透壓有關(guān)。溶液的滲透壓在化學和醫(yī)學上都是非常重要性質(zhì)。因此，掌握溶液的滲透壓性質(zhì)非常重要。擴散擴散是一種自發(fā)過程，是能量降低的過程。例如，在一杯清水中滴加一滴墨水，一段時間后，整杯清水都將變色。純水墨水平衡后靜置擴散的實質(zhì)溶質(zhì)從局部高濃度變?yōu)楦魈帩舛染坏牡蜐舛纫越档湍芰渴菙U散的原動力，因此，當在一杯清水中滴加一滴墨水，一段時間后，由于溶質(zhì)發(fā)生擴散，整杯清水都將變色。半透膜能允許某些分子或離子自由透過，但不允許另外的某些分子或離子自由透過的膜片?；鹈弈z純水糖水滲透現(xiàn)象溶劑分子自發(fā)地從純?nèi)軇┗蛳∪芤和高^半透膜進入濃溶液使溶液液面上升的現(xiàn)象。純水Ph＝п滲透平衡靜置糖水糖水滲透現(xiàn)象的實質(zhì)在沒有半透膜存在時，擴散是溶質(zhì)從局部高濃度變?yōu)楦魈帩舛染坏牡蜐舛纫越档湍芰?。當存在半透膜后，由于允許溶劑自由透過，但不允許溶質(zhì)透過，因此溶質(zhì)不能發(fā)生擴散。此時，發(fā)生擴散的是溶劑，通過溶劑的擴散來達到降低溶質(zhì)濃度的目的。滲透活性物質(zhì)在溶液中不能透過半透膜并能產(chǎn)生滲透效應(yīng)的溶質(zhì)粒子（分子、離子）統(tǒng)稱為滲透活性物質(zhì)。例：糖水中的糖。滲透壓(osmoticpressure)在用半透膜隔開的純?nèi)軇┡c溶液中，為恰能阻止?jié)B透現(xiàn)象的發(fā)生所施加于溶液液面上的壓力。

符號：п單位：Pa或KPaPhп滲透平衡加壓阻止?jié)B透糖水糖水糖水滲透壓與溶液濃度及溫度的關(guān)系van’tHoff定律：П＝CB·R·TC：溶質(zhì)質(zhì)點的物質(zhì)的量濃度П：滲透壓單位Pa或kPaR：8.314J／K·mol對于電解質(zhì)稀溶液，需要乘以校正系數(shù)。П＝i·CBRT電解質(zhì)稀溶液的依數(shù)性電解質(zhì)稀溶液的依數(shù)性的計算方法如下：⊿P＝i·K·bB⊿Tb＝i·KbbB

⊿Tf＝i·KfbBП＝i·CBRTvan’tHoff公式說明意義：溫度一定時，任何稀溶液，只要它們的質(zhì)點濃度相等，則滲透壓一定相等。例：在相同溫度下，有：П0.1mol／L葡萄糖溶液＝П0.1mol／L蔗糖溶液П0.1mol／L葡萄糖溶液＝П0.05mol／LNaCl溶液滲透條件與方向滲透條件①存在半透膜；②膜兩側(cè)單位體積內(nèi)溶劑分子數(shù)不等。滲透方向溶劑分子總是從稀溶液往濃溶液方向滲透。滲透壓與滲透壓差滲透壓(П)：是指純?nèi)軇┡c溶液之間所產(chǎn)生的靜壓力。П＝i·CBRT滲透壓差(⊿П)：兩個不同濃度的溶液之間的滲透壓之差。⊿П＝П2－П1反滲透在溶液上方施加一個比滲透壓大的壓力，使溶液中的溶劑透過半透膜。反滲透糖水糖水反滲透應(yīng)用如：海水的淡化。海水加壓淡水van’tHoff公式的應(yīng)用計算生物大分子的相對分子量；在醫(yī)學中的應(yīng)用。例1將1.00g血紅素溶于適量純水中，配成100ml溶液，在20℃時測得溶液的滲透壓為0.366kPa，求血紅素的相對分子量。解根據(jù)П＝CRTC＝n／Vn＝W／M得：M＝WRT／ΠV＝(1×8.314×293)÷(0.366×0.1)＝6.66×104例2計算，t