医用化学-第2章稀薄溶液的依数性

1、医用化学参考教材：基础化学（第7版）第二章 稀薄溶液的依数性Colligative Properties of Diluted Solutions内容提要溶液的蒸气压下降溶液的蒸气压 溶液的蒸气压下降 Raoult定律 溶液的沸点升高和凝固点降低 溶液的沸点升高溶液的凝固点降低溶液的渗透压 渗透现象和渗透压溶液的渗透压力与浓度及温度的关系 渗透压在医学上的意义教学基本要求掌握稀溶液的蒸气压下降、沸点升高、凝固点降低概念及计算;渗透压力的概念及渗透浓度的计算。熟悉稀溶液依数性之间的换算，利用依数性计算溶质的相对分子质量；电解质溶液的依数性。了解稀溶液的蒸气压下降、沸点升高、凝固点降低的原因;渗透

2、压力在医学上的意义 。什么是溶液的依数性？化学性质 与溶质本性有关：酸碱性,腐蚀性 与溶质本性有关的物理性质 颜色,密度,电导,旋光性 与溶质本性无关的 蒸汽压,沸点,凝固点,渗透压溶液性质溶液的依数性 与溶质本性无关，而仅仅依据溶质粒子数量（浓度）而变化的溶液的这类性质。 严格地说，只有非电解质的稀溶液能够较好遵守此规律。电解质或较大浓度溶液的误差大。第一节 溶液的蒸气压下降物质的蒸气压当蒸发与凝结速率相等，气相和液相（或固相）达到动态平衡 ，蒸汽的含量和压力保持一定。 定义：在一定温度下与液相（或固相）处于平衡时蒸汽所具有的压力 p( 简称蒸气压)。单位：Pa, kPa标准大气压：101.

3、3kPa = 0.1013MPa = 760mmHg第一节 溶液的蒸气压下降纯液体的蒸气压 p与液体的本性有关温度升高，p增大固体物质的蒸气压一般很小易挥发性物质的 p大，难挥发性物质的 p 小。第一节 溶液的蒸气压下降不同温度下水的蒸气压 T / K p / kPa T / K p / kPa 273278283293303313323 0.610 60.871 91.227 92.338 54.242 37.375 412.333 6 333343353363373(100)423(150)19.918 335.157 447.342 670.100 1101.324 7476.026 2

4、 结论：温度越高，蒸汽压越大溶液的蒸气压下降 Raoult定律 原因：一种溶质粒子表面占位的物理现象；规律：浓度越大，占位越多，蒸汽压越小第一节 溶液的蒸气压下降Raoult定律 在一定温度下, 难挥发非电解质稀溶液的蒸气压，等于纯溶剂的蒸气压与溶剂物质的量分数的乘积。 p = p0 xA po:纯溶剂的蒸气压,P:溶液的蒸气压。xA：溶剂的物质的量分数第一节 溶液的蒸气压下降溶液的蒸气压下降 xA+ xB =1p= p0 xA = p0(1- xB)= p0 p0 xB p0- p = p0 xB令 p = p0- p 有 p = p0 xB p：表示溶液的蒸气压下降。 p0。 xB： 溶质

5、的物质的量分数第一节 溶液的蒸气压下降溶液的蒸气压下降公式： 由于 nA nB， 若取1000g溶剂，有则 p= K bB 溶液的蒸汽压降与该溶液的质量摩尔浓度正比适用：难挥发的非电解质稀溶液。第一节 溶液的蒸气压下降电解质稀溶液的蒸汽压下降NaCl溶液：p 2 K bB CaCl2溶液： p 3 K bBAl2(SO4)3溶液： p 5 K bB原因： 1 Al2(SO4)3 2Al3+ + 3SO42- 1mol 2mol 3mol电解质校正系数i： p i K bB第一节 溶液的蒸气压下降例1 已知异戊烷C5H12的摩尔质量M = 72.15 gmol-1，在20.3的蒸气压为77.31

6、 kPa。现将一难挥发性非电解质0.0697g溶于0.891g异戊烷中，测得该溶液的蒸气压降低了2.32 kPa。试求出异戊烷为溶剂时Raoult定律中的常数K；求加入的溶质的摩尔质量。(意义：能够测定未知物质的分子量；进而确定分子式)第一节 溶液的蒸气压下降解 因为K = p0MA所以对于异戊烷有K = p0MA = 77.31 kPa72.15 gmol-1 =5578 kPagmol-1 = 5.578 kPakgmol-1 第一节 溶液的蒸气压下降根据有第一节 溶液的蒸气压下降例2 已知293K时水的饱和蒸气压为2.338 kPa，将6.840 g蔗糖(C12H22O11)溶于100.

7、0 g水中，计算蔗糖溶液的质量摩尔浓度和蒸气压 。（意义：用化学方法测定溶液浓度很麻烦,很困难）第一节 溶液的蒸气压下降解 p = p0 xA = 2.338 kPa0.996 4 = 2.330 kPa 第二节 溶液的沸点升高和凝固点降低 boiling point； freezing point 溶液的沸点升高液体的沸点液体的沸点是液体的蒸气压等于外界压强时的温度。液体的正常沸点 是指外压为101.3kPa时的沸点。锅炉、高压锅；高峰煮食、高原反应减压蒸馏第二节 溶液的沸点升高和凝固点降低溶液的沸点升高溶液的沸点总是高于纯溶剂的沸点，这一现象称之为溶液的沸点升高。 溶液沸点升高是由溶液的蒸

8、气压下降引起。 Tb = Tb - Tb0 = Kb mB 第二节 溶液的沸点升高和凝固点降低常见溶剂的T0b和Kb值 溶剂 Tb0 / Kb /(Kkgmol-1) 溶剂 Tb0 / Kb /(Kkgmol-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第二节 溶液的沸点升高和凝固点降低溶液的凝固点降低凝固点是指物质的固、液两相蒸气压相等时的温度 。纯水的凝固点（273 K）又称为冰点，在此温度水和冰的蒸气压相等。 第二节 溶液的沸点升高和凝固点降低溶液的凝固点降低曲线(3)是溶液的理想冷却曲线曲线

9、(4)是实验曲线。溶液的凝固点是指刚有溶剂固体析出的温度Tf。 第二节 溶液的沸点升高和凝固点降低溶液的凝固点降低(a) 凝固点时，固态、纯溶剂液态的蒸发速度与气态的凝聚速度相等(b)溶液的蒸发速度小于固态的蒸发速度与气态的凝聚速度。 第二节 溶液的沸点升高和凝固点降低溶液的凝固点降低溶液的凝固点降低是由溶液的蒸气压下降引起。Tf = Tf0 - Tf = Kf bB第二节 溶液的沸点升高和凝固点降低常见溶剂的T0b Kb和T0f Kf值 溶剂 Tb0 / Kb /(Kkgmol-1) Tf0 / Kf /(Kkgmol-1) 水 1000.5120.01.86乙酸 1182.9317.03.

10、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第二节 溶液的沸点升高和凝固点降低溶液凝固点降低的应用：测定溶质的相对分子质量（特别是小分子）。 虽然理论上沸点升高和凝固点降低两种方法都可测量分子量，可是后者不起破坏作用、且Kf值较大，故常用。第二节 溶液的沸点升高和凝固点降低例 将0.638 g尿素溶于250 g水中，测得此溶液的凝固点降低值为0.079 K，试求尿素的相对分子质量。解 第二节 溶液的沸点升高和凝固点降低电解质稀溶液的依数性行为p = i K

11、bBTb = i Kbb B Tf = i Kfb B 如AB型电解质，i趋近于2。 (如KCl) AB2或A2B型电解质, i趋近于3。 (如MgCl2)AmBn型电解质， i 趋近于 m+n第二节 溶液的沸点升高和凝固点降低例 计算0.100molkg-1的NaCl溶液的凝固点。解 NaCl为AB型电解质，i =2Tf(NaCl) = 20.100 molkg-11.86 Kkgmol 1 =0.372 K Tf(NaCl) = - 0.372 。第三节 溶液的渗透压力Osmotic pressure 渗透现象和渗透压力 扩散现象半透膜：具有一定孔径的多孔性薄膜（材料）实验现象：用半透膜将

12、溶液与水分开, 可以看到蔗糖溶液面上升。渗透：溶剂分子通过半透膜进入到溶液中的过程。半透膜渗透现象（两侧状态相同）半透膜渗透现象（两侧状态不同）第三节 溶液的渗透压力渗透现象和渗透压力 渗透原因：溶剂分子能通过半透膜，而溶质分子不能 。条件： 半透膜； 膜两侧溶液浓度不等。方向： 溶剂分子从纯溶剂溶液； 或溶剂分子从稀溶液浓溶液。 第三节 溶液的渗透压力渗透现象和渗透压力渗透压力定义：为维持只允许溶剂通过的膜所隔开的溶液与溶剂之间的渗透平衡而需要的超额压力。单位: Pa或kPa。 第三节 溶液的渗透压力溶液的渗透压力与浓度及温度的关系 1886年范特荷夫： V= nB RT = nB/V RT

13、 = CB RT 其中 cB 物质的量浓度 (molL-1) R 常数 8.314 JK-1mol-1 T 绝对温度 (273 + t)第三节 溶液的渗透压力溶液的渗透压力与浓度及温度的关系 注意1：稀电解质溶液渗透压，必须考虑电解质系数i，即： = i CBRT注意2：如果用两个浓度不等的溶液，来测量渗透压力，其测量值其实是相对渗透压力，即两个溶液的渗透压力之差。或者说，任何一个溶液的绝对渗透压力，都是相对于其纯溶剂而言。第三节 溶液的渗透压力渗透压力在医学上的意义渗透浓度cos ：渗透活性物质（溶液中产生渗透效应的溶质粒子）的物质的量浓度。单位：mol.L-1 mmol.L-1等渗、高渗、

14、低渗溶液一般不必计算渗透压力，而是比较渗透浓度高渗溶液中等渗溶液中低渗溶液中第三节 溶液的渗透压力渗透压力在医学上的意义医学上的等渗、高渗和低渗溶液是以血浆的渗透压力为标准确定的。正常人血浆的渗透浓度： 303.7 mmolL-1临床上规定： 等渗溶液： cos 280 320 mmolL-1 高渗溶液： cos 320 mmol L-1 低渗溶液 ：cos 280 mmolL-1等渗输液原则。高渗输液。剧药的输液。正常人各种渗透活性物质的渗透浓度/molL-1渗透活性物质血浆中组织间液中细胞内液中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正常人各种渗透活性物质的渗透浓度/molL-1渗透活性物质血浆中组织间液中细胞内液中氨基酸228肌酸0.20.29乳酸盐1.21.21.5三磷酸腺苷5一磷酸已糖3.7葡萄糖5.65.6SO42-0.50.51蛋白质1.20.24尿素444cos303.7302.2302.2第三节 溶液的渗透压力例