第一章_溶液和胶体溶液

1、第一节第一节 溶液溶液 第二节第二节 稀溶液的依数性稀溶液的依数性 第三节第三节 胶体溶液胶体溶液 第三章第三章 溶液和胶体溶液溶液和胶体溶液 分散系 1、定义定义：一种物质或几种物质分散到另一种物质中 所形成的体系成为分散系。分散系。 2 2、组成：、组成：分散相（分散质）和分散介质 3、分类分类：按分散质颗粒的直径大小分类 （1）粗分散系：d100nm（悬浊液、乳浊液） （2）胶体：1nmd100nm （3）溶液：d1nm 第一节第一节 溶液溶液 一、物质的量浓度一、物质的量浓度 ( (一一) )物质的量物质的量 定义定义 是国际单位制（是国际单位制（SI制）的一个基本物理量，用来表示制）

2、的一个基本物理量，用来表示 物质数量的多少。物质数量的多少。 符号：符号：nB 基本单位：摩尔基本单位：摩尔(mole)，符号为，符号为mol 十进制单位：十进制单位：mmol或或mol 摩尔的定义：摩尔是一系统的物质的量，该系统中所包含的基摩尔的定义：摩尔是一系统的物质的量，该系统中所包含的基 本单元数与本单元数与0.01212C的原子数目相等。的原子数目相等。 0.01212C的原子数目是的原子数目是6.0231023，阿伏加德罗常数（，阿伏加德罗常数（NA）。）。 A B N N n 【例例1-1】 计算计算5.3g无水碳酸钠的物质的量无水碳酸钠的物质的量 n(Na2CO3) = 106

3、 3 . 5 = 0.05 (mol) 解：解： m(Na2CO3) = 5.3g M(Na2CO3) = 106gmol-1 b b M m （二）物质的量浓度（二）物质的量浓度（cB ） 定义：溶质定义：溶质B的物质的量的物质的量(nB)除以溶液的体积除以溶液的体积(V )。 V n c B B 单位：单位：molL-1 mmolL-1 molL-1 等等 【例例1-2】 正常人血浆中每正常人血浆中每100ml含葡萄糖含葡萄糖100mg、HCO3- 164.7mg、Ca2+10mg，它们的物质的量浓度（单位，它们的物质的量浓度（单位mmolL-1） 各为多少？各为多少？ )10100( 1

4、80 100 3 解解 c(C6H12O6)= 5.6 (mmolL-1) c(HCO3-)= )10100( 0 .61 7 .164 3 = 27.0 (mmolL-1) c(Ca2+)= )10100( 0 .40 10 3 = 2.5 (mmolL-1) V nb 二、质量浓度二、质量浓度 （ ) 定义：溶质定义：溶质B的质量的质量(mB)除以溶液的体积除以溶液的体积(V ) V mB B 单位：单位：gL-1或或mgL-1 世界卫生组织提议，凡是摩尔质量已知的物质，在人体内的含世界卫生组织提议，凡是摩尔质量已知的物质，在人体内的含 量统一用物质的量浓度表示量统一用物质的量浓度表示 ；

5、对于摩尔质量未知的物质，在人；对于摩尔质量未知的物质，在人 体内的含量则可用质量浓度表示。体内的含量则可用质量浓度表示。 三、质量摩尔浓度（三、质量摩尔浓度（bB ） 定义：溶质定义：溶质B的物质的量（的物质的量（nB)除以溶剂的质量除以溶剂的质量(mA ) A B B m n b 单位：单位：mol-1或或mmol-1 当水溶液很稀时当水溶液很稀时 cB bB V n c B B 【例例1-3】 将将7.00g结晶草酸结晶草酸(H2C2O42H2O)溶于溶于93.0g水中，求水中，求 草酸的质量摩尔浓度草酸的质量摩尔浓度b(H2C2O4) 。 解解 M(H2C2O42H2O) = 126gm

6、ol-1，M(H2C2O4) = 90.0gmol-1 在在7.00gH2C2O42H2O中中H2C2O4的质量为：的质量为： 草酸的质量摩尔浓度草酸的质量摩尔浓度： m(H2C2O4) = 126 0 .9000. 7 = 5.00 （g） 溶液中水的质量为：溶液中水的质量为： m(H2O) = 93.0 + (7.005.00) = 95.0（g） b(H2C2O4) = 1000/0 .95 0 .90/00. 5 = 0.585 (molkg 1) A B m n 四、摩尔分数四、摩尔分数( ) 定义：物质定义：物质B的物质的量除以混合物的物质的量的物质的量除以混合物的物质的量 i i

7、 nn / BB 若溶液由溶质若溶液由溶质B和溶剂和溶剂A组成，则溶质组成，则溶质B和溶剂和溶剂A的摩尔分的摩尔分 数分别为：数分别为： BA B B nn n BA A A nn n AB=1 五、五、质量分数（质量分数（B ） 定义：定义：为物质为物质B的质量（的质量（mB）除以混合物的质量（）除以混合物的质量（i mi) i i mm / BB 对于溶液，溶质对于溶液，溶质B和溶剂和溶剂A的质量分数分别为的质量分数分别为 ： BA B B mm m BA A A mm m AB = 1 六、体积分数六、体积分数 定义：物质定义：物质B的体积（的体积（VB）除以混合物的体积）除以混合物的体

8、积 （iVi) i i VV / BB 体积体积:混合前的体积混合前的体积 【 【例例1-4】 市售浓硫酸的密度为市售浓硫酸的密度为1.84kgL-1，质量分数为，质量分数为 0.96，试求该溶液的，试求该溶液的c(H2SO4)、x(H2SO4)和和b(H2SO4)。 解：解： c(H2SO4) = 84.1 10100 98 96 3 = 18 (molL-1) (H2SO4) = )18/4()98/96( 98/96 = 0.815 b(H2SO4) = 1000/4 98/96 = 245 (molkg -1) 在在100g市售浓硫酸市售浓硫酸中：中： V nb 小结小结 物质的量浓度

9、（物质的量浓度（cB ） 质量浓度质量浓度 （B ) 质量摩尔浓度（质量摩尔浓度（bB) 摩尔分数摩尔分数(xB ) V n c B B V m B B A B B m n b BA B B nn n 质量分数（质量分数（B ） 体积分数体积分数 BA B B mm m i i VV/ BB 溶液浓度间的换算 B B B M c BBB Mc 物质的量浓度与质量浓度的换算：物质的量浓度与质量浓度的换算： 【例例1-5】 已知葡萄糖溶液的物质的量浓度为已知葡萄糖溶液的物质的量浓度为0.012 molmolL L-1 -1 ， ， 求该葡萄糖溶液的质量浓度。求该葡萄糖溶液的质量浓度。 第二节第二节

10、 稀溶液的依数性稀溶液的依数性 1. 与溶质的本性有关与溶质的本性有关 与浓度有关与浓度有关 2. 与溶质的本性无关与溶质的本性无关 蒸气压下降蒸气压下降 沸点升高沸点升高 凝固点降低 凝固点降低 渗透压力渗透压力 依数性依数性 如颜色、导电性等如颜色、导电性等 f(数目）数目） 难挥发难挥发性性非电解质非电解质稀溶液稀溶液 一、溶液的蒸气压下降一、溶液的蒸气压下降 （一）蒸气压（一）蒸气压 (Vapor pressure) 一定温度下，一定温度下，V蒸发 蒸发=V凝聚凝聚时， 时， 蒸气的蒸气的压力压力特定状态特定状态的蒸气的压力的蒸气的压力 分子热运动分子热运动 能量能量 分子间作用力分子

11、间作用力 凝聚 水 蒸发 水 (g ) (l) 分子碰撞分子碰撞 蒸气水分子数蒸气水分子数n n不再改变不再改变 水水 图 6-5 气体分子能量分布曲线 Ea E平E能量 / (NE) 稀溶液的依数性稀溶液的依数性 此时水面上的蒸气压此时水面上的蒸气压力力称为该温度下的饱和蒸称为该温度下的饱和蒸气气压，简压，简 称蒸称蒸气气压压（ P0） 。 1. 分子间作用力分子间作用力 2. 温度：温度：T，p P T (K) 蒸蒸气气压压是一重要的物理量是一重要的物理量 大小大小 取决于取决于 蒸气压曲线蒸气压曲线 特定状态特定状态:平衡状态平衡状态 易挥发性物质易挥发性物质 难挥发性物质难挥发性物质

12、（二）溶液的蒸气压下降（二）溶液的蒸气压下降 加入一种难挥发的非电解质加入一种难挥发的非电解质 占据了一部分水的表面占据了一部分水的表面溶液的蒸气压下降溶液的蒸气压下降 降低了蒸发降低了蒸发 速度速度 蒸发速度蒸发速度 蒸气压下降蒸气压下降 Raoult（拉乌尔）定律（拉乌尔）定律 在一定温度下，难挥发性非电解质稀溶液的蒸气压等于纯在一定温度下，难挥发性非电解质稀溶液的蒸气压等于纯 溶剂的蒸气压溶剂的蒸气压(P0)乘以溶液中溶剂的摩尔分数乘以溶液中溶剂的摩尔分数(A )。 由于：由于： 1 BA 所以：所以： B 0 1 pp B 00 ppp 即：即： B 0 pp A Pp 0 对于稀溶液

13、对于稀溶液 B b B 表明 ：稀溶液的蒸气压下降与溶液的质量摩尔浓度成正比稀溶液的蒸气压下降与溶液的质量摩尔浓度成正比 。即。即 难挥发性非电解质稀溶液的蒸气压下降只与一定量的溶难挥发性非电解质稀溶液的蒸气压下降只与一定量的溶 剂中所含溶质的微粒数有关，而与溶质的本性无关。剂中所含溶质的微粒数有关，而与溶质的本性无关。 B Kbp 【例例1-6】 已知已知20时水的饱和蒸气压为时水的饱和蒸气压为2.338kPa，将，将17.1g蔗蔗 糖糖(C12H22O11) 溶于溶于100g水，试计算溶液的蒸气压是多少？水，试计算溶液的蒸气压是多少？ 解解 蔗糖的摩尔质量蔗糖的摩尔质量M = 342gmo

14、l-1 n(C12H22O11) = 342/1 .17 = 0.0500 (mol) 溶液的蒸气压：溶液的蒸气压： p = p0(H2O)(H2O) = 2.3380.991 = 2.32 (kPa) H2O的摩尔分数：的摩尔分数： (H2O) = 050. 0 0 .18 100 0 .18 100 = 0.991 二、溶液的沸点升高二、溶液的沸点升高 1沸点沸点 ( boiling point ) 液体沸腾时的温度液体沸腾时的温度 2溶液的沸点升高溶液的沸点升高 是溶液蒸气压下降的直接结果是溶液蒸气压下降的直接结果 P 液 液 = P 大气大气 100 P (k Pa) T (K) 水水

15、 100 P (k Pa) 373 T (K) 纯水纯水水溶液水溶液 Tb AA= Tb AB =P TB A B A B” A” AB AB AA AA AB AA AB AA T b = Kb bB K b 称为沸点升高常数称为沸点升高常数 Tb P P bB Tb bB AA”=Tb ” AB” =P” K P T P T bb 几种常用溶剂的沸点升高常数几种常用溶剂的沸点升高常数 溶溶 剂剂 沸点沸点/K KB 水水 373.0 0.52 苯苯 353.2 2.53 三氯甲烷三氯甲烷 333.2 3.63 萘萘 491.0 5.80 乙醚乙醚 307.4 2.16 三、溶液的凝固点降低

16、三、溶液的凝固点降低 1凝固点（凝固点（freezing point） 在一定外压下，物质固、液两相平衡共存时的温度。在一定外压下，物质固、液两相平衡共存时的温度。 如： H2O(l) H2O(s) 100kPa Pa5 .610 O(s)HO(l)H 22 PP 273K P(s)=P(l) P (k Pa) T (K) 水水 冰冰 Tf P (kPa) T (K) 水水 冰冰 溶液溶液 A B 0.61 273 A ：冰冰-水共存水共存 Tf Tf = Kf bB Kf 称为凝固点降低常数称为凝固点降低常数 Tf B ：冰冰-溶液共存溶液共存 也是溶液蒸气压下降的直接结果也是溶液蒸气压下降

17、的直接结果 2溶液的凝固点降低溶液的凝固点降低 几种常用溶剂的凝固点降低常数几种常用溶剂的凝固点降低常数 溶溶 剂剂 凝固点凝固点/K Kf 水水 273.0 1.86 苯苯 278.5 4.90 醋醋 酸酸 289.6 3.90 樟樟 脑脑 452.8 39.7 萘萘 353.0 6.90 溴乙烯溴乙烯 283.0 12.5 小结小结 稀溶液的依数性：稀溶液的依数性： 溶液的蒸气压溶液的蒸气压P P = K bB 溶液的沸点溶液的沸点Tb T b = Kb bB 溶液的凝固点溶液的凝固点Tf T f = Kf bB 1.稀溶液的依数性变化只与溶液的稀溶液的依数性变化只与溶液的浓度浓度有关；有

18、关； 2.稀溶液的依数性本质是稀溶液的依数性本质是溶液的蒸气压下降；溶液的蒸气压下降； 3.适用条件：难挥发、非电解质、稀溶液。适用条件：难挥发、非电解质、稀溶液。 1、推算溶质的摩尔质量、推算溶质的摩尔质量 Bff bKT Af B fB mT m KM 凝固点降低凝固点降低 法法 同理可推出同理可推出 A B B mP m KM Ab B bB mT m KM 沸点升高法沸点升高法 蒸气压下降法蒸气压下降法 A BB f / m Mm K 应用应用 【例例1-6】 将将0.322g萘溶于萘溶于80g苯中，测得溶液的凝苯中，测得溶液的凝 固点为固点为278.34K，求萘的摩尔质量。，求萘的摩

19、尔质量。 查表知苯的凝固点查表知苯的凝固点T f0 =278.5 K，K f = 5.10 Kkgmol-1 解：解： Tf = 278.5278.34 = 0.16 (K) = 5.10 3 108016. 0 322. 0 = 128 (gmol-1) 所以，萘的摩尔质量为所以，萘的摩尔质量为128gmol-1。 Af B fB mT m KM 2、制作防冻剂与冷冻剂、制作防冻剂与冷冻剂 四、溶液的渗透压力四、溶液的渗透压力 （一）渗透现象与渗透压力（一）渗透现象与渗透压力 纯 水 蔗糖溶液 高低 半透膜半透膜 一种孔径很小而且均匀的膜，小到只允许水分子自由一种孔径很小而且均匀的膜，小到只

20、允许水分子自由 通过，而蔗糖等体积大一些的分子就被挡住了。如动通过，而蔗糖等体积大一些的分子就被挡住了。如动 物的肠衣，动植物的细胞膜，人工制备的羊皮纸等。物的肠衣，动植物的细胞膜，人工制备的羊皮纸等。 1、扩散现象、扩散现象 2、渗透现象：、渗透现象： 溶剂分子通过半透膜发生的表面上单方向的迁移。溶剂分子通过半透膜发生的表面上单方向的迁移。 产生条件产生条件 有半透膜有半透膜 膜两侧有浓度差膜两侧有浓度差 渗透方向：从稀溶液向浓渗透方向：从稀溶液向浓 溶液进行。溶液进行。 溶剂溶液 溶剂溶液 对于溶剂，形同虚设对于溶剂，形同虚设 阻止了溶质的扩散阻止了溶质的扩散 额外的外压额外的外压 P 溶

21、剂溶液P 渗透平衡渗透平衡 有半透膜有半透膜 膜两侧有浓度差膜两侧有浓度差 膜两侧有合适的压力差膜两侧有合适的压力差渗透压力渗透压力 为了维持渗透平衡，必须在溶液液面上施加一超额的压力。为了维持渗透平衡，必须在溶液液面上施加一超额的压力。 符号符号 ： 单位：单位：Pa或或kPa 一种 外压 溶剂溶液 （二）渗透压方程二）渗透压方程(Vant Hoff rule) T不变时不变时 c C不变时不变时 T = cBRT或或 V = nBRT 实验证明：实验证明：单位：单位： KPa 当溶液很稀时当溶液很稀时 cB bB =bBRT 【例例1-7】 将将2.00g蔗糖蔗糖(C12H22O11)溶于

22、水，配制成溶于水，配制成 50.0ml溶液，求溶液在溶液，求溶液在37时的渗透压力。时的渗透压力。 解解 : M(C12H22O11) = 342gmol-1 c(C12H22O11) = 05. 0342 00. 2 = 0.117 (molL-1 ) = 0.1178.314310 = 302 (kPa) 渗透压力法测定高分子化合物的分子量渗透压力法测定高分子化合物的分子量 RT M m RTnV B B B RT V m M B B 渗透压力法渗透压力法 例例【1-8】 将将1.00g血红素溶于适量水中，配制成血红素溶于适量水中，配制成100ml溶溶 液，在液，在293K时，测得溶液的渗

23、透压力为时，测得溶液的渗透压力为0.366kPa，试求，试求 血红素的分子量。血红素的分子量。 解解 : M (血红素血红素) = 100. 0366. 0 293314. 800. 1 = 6.66104 (gmol-1) 所以血红素的分子量为所以血红素的分子量为6.66104。 RT V m M B B 五、稀溶液的依数性五、稀溶液的依数性 （一）稀溶液的四个依数性（一）稀溶液的四个依数性 1.蒸气压下降蒸气压下降 2.沸点升高沸点升高 3.凝固点降低凝固点降低 （二）依数性之间的关系（二）依数性之间的关系 B f f b b b RTK T K T K p 4.渗透压力渗透压力 P =

24、K bB T b = Kb bB T f = Kf bB = cBRT 解解 例例:测得人的眼泪的凝固点为测得人的眼泪的凝固点为-0.56 0C，求在求在310 K时人的时人的 眼泪的渗透压。眼泪的渗透压。 查表知查表知K f（H2O）= 1.86 Kmol-1 T0 f（H2O）= 0 0C T f = T0 f - T f = 0.56 K )(776310314.8 86.1 56.0 KPaRT K T f f Bbb biKT Bff biKT =icBRTibBRT i：校正因子 ,近似等于一“分子”电解质解离出的粒子个 数 适用条件：难挥发、非电解质、稀溶液。适用条件：难挥发、非

25、电解质、稀溶液。 【例例1-9】 临床上常用的生理盐水是临床上常用的生理盐水是9.0gL-1的的 NaCl 溶液，求该溶液在溶液，求该溶液在310K时的渗透压力。时的渗透压力。 解：解： NaCl在稀溶液中完全解离， 在稀溶液中完全解离，i = 2，NaCl 的摩尔质量为的摩尔质量为58.5gmol-1。 则则： = icBRT = 5 .58 310314. 80 . 92 = 7.9102 (kPa) 第三节第三节 渗透压力在医学上的意义渗透压力在医学上的意义 一、渗透浓度一、渗透浓度 （一）渗透活性物质（一）渗透活性物质 溶液中能产生渗透效应的溶质粒子（分子、离子等）统称为溶液中能产生渗

26、透效应的溶质粒子（分子、离子等）统称为 渗透活性物质渗透活性物质 （二）渗透浓度（二）渗透浓度（osmolarity) 符号：符号：cos 单位：单位：mmolL-1 针对特定的膜而言针对特定的膜而言 =cosRT可用渗透浓度代替渗透压力可用渗透浓度代替渗透压力 【例例1-10】 计算计算50.0gL-1葡萄糖溶液和生理盐水的葡萄糖溶液和生理盐水的 渗透浓度（用渗透浓度（用mmolL-1表示）。表示）。 解：解：葡萄糖(C6H12O6)的摩尔质量为180gmol-1， 50.0gL-1葡萄糖溶液的渗透浓度为： cos = 180 10000 .50 = 278 (mmolL-1) NaCl的摩

27、尔质量为58 .5 gmol-1，生理盐水的 渗透浓度为： cos = 2 5 .58 10000 . 9 = 308 (mmolL-1) 二、等渗、低渗和高渗溶液二、等渗、低渗和高渗溶液 ( (一）概念一）概念 等渗溶液：渗透压力相等的溶液等渗溶液：渗透压力相等的溶液 高渗溶液：渗透压力高的溶液高渗溶液：渗透压力高的溶液 低渗溶液：渗透压力低的溶液低渗溶液：渗透压力低的溶液 （二）临床应用（二）临床应用 临床上规定：渗透浓度在临床上规定：渗透浓度在280320 mmolL-1 范范 围内的溶液称为等渗溶液围内的溶液称为等渗溶液 (50 gL-1葡萄糖溶液葡萄糖溶液 、 9 gL-1 NaCl

28、溶液溶液 ） 溶血溶血皱缩皱缩 晶体渗透压力：小离子和小分子物质所产生的渗透压力晶体渗透压力：小离子和小分子物质所产生的渗透压力 胶体渗透压力：高分子物质所产生的渗透压力胶体渗透压力：高分子物质所产生的渗透压力 (a) 在生理盐水中在生理盐水中 (b) 在低渗在低渗 NaCl 溶液中溶液中 (c) 在高渗在高渗 NaCl 溶液中溶液中 红细胞在不同浓度红细胞在不同浓度 NaC l溶液中的形态示意图溶液中的形态示意图 溶血溶血 质壁分离质壁分离 将相同质量的葡萄糖和甘油分别溶解在100g水中，则 形成溶液的P、Tb、Tf、均相同。 （A）对 （B）错 与非电解质稀溶液依数性有关的因素是 A、溶液

29、的体积 B、溶液的温度 C、溶质的本性 D、溶质的浓度 下列各对溶液中，中间用半透膜隔开，有较多水分子自左向右渗 透的是 A、 0.1molL-1 NaCl 0.1molL-1 葡萄糖 B、 0.1molL-1 NaCl 0.1molL-1 BaCl2 C、 0.1molL-1 葡萄糖 0.1molL-1 蔗糖 D、 0.1molL-1 CaCl2 0.1molL-1 Na2SO4 质量分数0.03的某Na2CO3(M=106gmol-1)溶液，溶液的质量摩尔浓 度(单位：molkg 1)为 （A）0.0292 （B）292 （C）0.292 （D）0.000292 血红细胞置于下列哪种溶液中

30、将会引起溶血现象？ A、9 gL-1 NaCl溶液 B、50 gL-1葡萄糖溶液 C、5 gL-1葡萄糖溶液 D、29 gL-1NaCl溶液 人的血浆在-0.56凝固，则37的渗透浓度为（已知Kf =1.86） (A) 0.301mmol.L-1 （B） 301 mmol.L-1 （C） 775mmol.L-1 （D） 0.775mmol.L-1 将两种或两种以上的等渗溶液按任意体积比混合，所得的溶液 依然是等渗溶液 （A）对 （B）错 将0.450 g某物质溶于30.0 g水中，使冰点降低了0.150，这 种化合物的分子量是（已知Kf =1.86） (A)100 (B)832 (C) 186

31、 (D)204 Each100mlbloodplasmacontainsK+of20mg andCl -of366mg .Count theiramountof substaceconcentration , withtheunit mmolL-1 . 解：解： Theamountof substaceconcentrationof K+and Cl -are ： c(K+) = = 5.13 (mmolL-1) 100.0 39/20 c(Cl -) = = 103 (mmolL-1) 100.0 5.35/366 质量分数为3的某Na2CO3溶液，密度为 1.05gml-1 ，试求溶液的c

32、(Na2CO3)、x(Na2CO3)和 b(Na2CO3)。 解：解： M(Na2CO3) = 106gmol-1 c(Na2CO3) = = 0.297 (molL-1) 106 03. 0100005. 1 x(Na2CO3) = = 0.005 )18/97()106/3( 106/3 b(Na2CO3) = = 0.292 (molkg 1) 1000/97 106/3 有两种溶液在同一温度时结冰，已知其中一种溶液 为1.5g尿素CO(NH2)2溶于200g水中，另一种溶液 为42.8g某未知物溶于1000g水中，求该未知物的摩 尔质量（尿素的摩尔质量为60 gmol-1）。 解：解：由于两溶液在同一温度下结冰，则T f（尿素） = T f（未知物） M（未知物）= 342.4 (gmol-1 即该未知物的摩尔质量为342.4 gmol-1 K f = K f 1000/200 60/5.1 1000/1000 /8 .42M 将1.01g胰岛素溶于适量水中配制成100ml