第一章溶液和胶体溶液无机演示文稿

第一章溶液和胶体溶液无机演示文稿第一页，共六十七页。第一节溶液组成量度的表示方法溶液:[定义]是一种物质以分子、原子或离子状态分散在另一种物质中所形成的均匀而稳定的体系。固体溶液（如合金）气体溶液（如空气）液体溶液通常不指明溶剂的溶液即是水溶液第二页，共六十七页。第一节溶液组成标度的表示方法一、物质的量和物质的量浓度(一)物质的量（amountofsubstance，nB

）

单位：摩尔(mole)，符号为mol、mmol或μmol（二）物质的量浓度（amountofsubstanceconcentration，

cB

）单位：摩尔每升（mol·L-1）、毫摩尔每升（mmol·L-1）和微摩尔每升（μmol·L-1）等。第三页，共六十七页。【例1-2】正常人血浆中每100ml含葡萄糖100mg、HCO3-164.7mg、Ca2+10mg，它们的物质的量浓度（单位mmol·L-1）各为多少？解c(C6H12O6)=×

=5.6(mmol·L-1)

c(HCO3-)=

×

=27.0(mmol·L-1)

c(Ca2+)=

×

=2.5(mmol·L-1)

第四页，共六十七页。（三）质量浓度（massconcentration，ρB)１.定义：溶质B的质量(mB)除以溶液的体积(V)2.单位：g·L-1或mg·L-1注意：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；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。质量浓度多用于溶质为固体的溶液，如生理盐水为9g·L-1的NaCl溶液。第五页，共六十七页。二、质量摩尔浓度和摩尔分数（一）摩尔分数(molefraction

xB)定义：物质B的物质的量(nB)除以混合物的物质的量(∑inI)若溶液由溶质B和溶剂A组成，则溶质B和溶剂A的摩尔分数分别为：

xA＋xB=1第六页，共六十七页。（二）质量摩尔浓度（molality

bB

）１.定义：溶质B的物质的量（nB)除以溶剂的质量(mA)

２.单位：mol·kg-1或mmol·kg-1３.稀的水溶液：数值上cB≈bB

４.注意:mA的单位用㎏表示。第七页，共六十七页。【例1-3】将7.00g结晶草酸(H2C2O4·2H2O)溶于93.0g水中，求草酸的质量摩尔浓度b(H2C2O4)和摩尔分数x(H2C2O4)。解

M(H2C2O4·2H2O)=126g·mol-1，M(H2C2O4)=90.0g·mol-1在7.00gH2C2O4·2H2O中H2C2O4的质量为：草酸的质量摩尔浓度和摩尔分数分别为：

m(H2C2O4)==5.00（g）

溶液中水的质量为：m(H2O)=93.0+(7.00－5.00)=95.0（g）

b(H2C2O4)==0.585(mol·kg–1)

x(H2C2O4)==0.0104第八页，共六十七页。三、溶液组成量度的其它常用表示方法（一）质量分数（massfraction

ωB

）１.定义：为物质B的质量（mB）除以混合物的质量（∑i

mi)２.对于溶液，溶质B和溶剂A的质量分数分别为

：

ωA＋ωB=13.表达：例100gNaCl溶液中含NaCl10g，可表示为

ω

NaCl=0.1=10%第九页，共六十七页。（二）体积分数（volumefraction

jB）1.定义：物质B的体积（VB）除以混合物的体积（∑iVi)2.表达：

例：医用的消毒酒精φ(C2H5OH)=75%，表示该溶液是纯乙醇75ml加25ml水配制而成，也可近似认为是100ml溶液中含有乙醇75ml。第十页，共六十七页。

【例1-4】市售浓硫酸的密度为1.84kg·L-1，质量分数为96％，试求该溶液的c(H2SO4)、x(H2SO4)和b(H2SO4)。解：M(H2SO4)=98g·mol-1

c(H2SO4)=

=18(mol·L-1)

x(H2SO4)=

=0.815b(H2SO4)=

=245(mol·kg

-1)

第十一页，共六十七页。小结物质的量浓度（cB

）质量浓度（ρB)质量摩尔浓度（bB)摩尔分数(χB)质量分数（ωB

）体积分数mol.L-1,mmol.L-1g.L-1,mg.L-1mol.kg-1,mmol.kg-1无单位第十二页，共六十七页。第二节稀溶液的依数性物质

蒸气压P

沸点Tb凝固点T

f

（mmHg,20℃）(℃)(℃)1L纯水17.510000.5mol糖水17.3100.27-0.930.5mol尿素溶液17.3100.24-0.940.5mol甘油溶液17.30.198mol糖水17.5-0.0610.395mol糖水17.5-0.1230.596mol糖水17.5-0.1860.793mol糖水17.5-0.248第十三页，共六十七页。蒸气压下降

沸点升高

凝固点降低渗透压力稀溶液（bB≤0.2mol·kg-1）的依数性（Colligativeproperties）

第二节稀溶液的依数性1.稀溶液的依数性变化与溶质的本性无关，只与溶液的浓度有关2.稀溶液的依数性本质是溶液的蒸气压下降第十四页，共六十七页。（一）蒸气压

p（vapourpressure）

1.水（l）水（g）蒸发凝结

当v蒸发=v凝结时，气液相达到平衡，这种与液相处于动态平衡的气体叫做饱和蒸气。单位为Pa（帕）或kPa（千帕）。一、溶液的蒸气压下降

蒸气压：饱和蒸气具有的压力称为该温度下的饱和蒸气压。

第十五页，共六十七页。液体的本性（同温下不同的物质有不同的p

）；

p随温度升高而增大；

固体具有一定的p

；

易挥发物质：p大难挥发物质：p小。2.影响蒸气压p的因素第十六页，共六十七页。（二）溶液的蒸气压下降（Δp）

加入一种难挥发的非电解质束缚一部分高能水分子占据了一部分水的表面P↓溶液的蒸气压下降1.原因：降低了蒸发速度第十七页，共六十七页。2.溶液的蒸气压下降—Raoult定律表明：在一定温度下，难挥发性非电解质稀溶液的蒸气压下降与溶液中溶质的摩尔分数成正比，与本性无关。内容：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（P0）乘以溶液中溶剂的摩尔分数（xA）。由于：1BA=+xx所以：()B01xpp-=B00xppp=-即：B0xpp=Δ第十八页，共六十七页。对于稀溶液：nA

>>n

B所以：得：又：表明：稀溶液的蒸气压下降与溶液的质量摩尔浓度成正比。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剂中所含溶质的微粒数有关，而与溶质的本性无关。AABABBABB/Mmnnnnnnx=»+=第十九页，共六十七页。【例1-5】已知20℃时水的饱和蒸气压为2.338kPa，将17.1g蔗糖(C12H22O11)与3.00g尿素[CO(NH2)2]分别溶于100g水，试计算这两种溶液的质量摩尔浓度和蒸气压分别是多少？解蔗糖的摩尔质量M=342g·mol-1，溶液的质量摩尔浓度为：

b(C12H22O11)=

×=0.500(mol·kg–1)

蔗糖溶液的蒸气压：

p=p0(H2O)·x(H2O)=2.338×0.991=2.32(kPa)

尿素的摩尔质量M=60.0g·mol-1，溶液的质量摩尔浓度：b[CO(NH2)2]=

×=0.500(mol·kg–1)

H2O的摩尔分数：x(H2O)=

=0.991

所以尿素溶液中，x(H2O)=0.991，蒸气压p=2.32kPa。

第二十页，共六十七页。二、溶液的沸点升高与凝固点降低（一）溶液的沸点升高1．液体的沸点

(boilingpoint)Tb：p液=p大气时的温度（沸腾）。

液体的正常沸点是指外压为101.3kPa时的沸点。没有专门注明压力条件的沸点通常都是指正常沸点。第二十一页，共六十七页。101.3P(kPa)

373TBT(K)纯水水溶液△TB2.溶液的沸点升高原因原因：p溶液＜p溶剂，由蒸气压降低引起ΔTb

=Kb•bB（KB

称为沸点升高常数）ΔP∝ΔTb

ΔP∝bB

ΔTb∝bB

第二十二页，共六十七页。几种常用溶剂的沸点升高常数溶剂沸点/KKB

水373.00.52

苯353.22.53

三氯甲烷333.23.63

萘491.05.80

乙醚307.42.16第二十三页，共六十七页。（二）溶液的凝固点降低1．液体的凝固点（freezingpoint）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)101.325kPa273KP(s)=P(l)P(kPa)T(K)水冰

Tf第二十四页，共六十七页。２.溶液的凝固点降低原因P(kPa)T(K)水冰溶液AB0.61273

A：冰-水共存⊿Tf

ΔTf=Kf·bBKf称为凝固点降低常数

TfB：冰-溶液共存也是溶液蒸气压下降的直接结果第二十五页，共六十七页。几种常用溶剂的凝固点降低常数溶剂凝固点/KKf

水273.01.86

苯278.54.90

醋酸289.63.90

樟脑452.839.7

萘353.06.90

溴乙烯283.012.5第二十六页，共六十七页。小结稀溶液的依数性：溶液的蒸气压P↓ΔP

=K•bB溶液的沸点Tb↑

ΔTb

=Kb•bB溶液的凝固点Tf↓ΔTf

=Kf•bB１.稀溶液的依数性变化只与溶液的浓度有关；２.稀溶液的依数性本质是溶液的蒸气压下降；3.适用条件：难挥发、非电解质、稀溶液。第二十七页，共六十七页。3.凝固点降低法的应用↓应用：测定溶质的摩尔质量

ABBfBff/mMmKbKT==D第二十八页，共六十七页。【例1-6】将0.322g萘溶于80g苯中，测得溶液的凝固点为278.34K，求萘的摩尔质量。查表1-4知苯的凝固点Tf0=278.5K，Kf=5.10K·kg·mol-1

解：△Tf=278.5－278.34=0.16(K)

MB=

5.10×

×1000=128(g·mol-1)所以，萘的摩尔质量为128g·mol-1。

第二十九页，共六十七页。说明：利用溶液的沸点升高和凝固点降低都可以测定溶质的相对分子质量，但是在医学和生物科学实验中凝固点降低法的应用更为广泛。ΔTb法会因温度高而引起溶剂挥发，使溶液变浓而引起误差；大多数溶剂的Kf值>Kb值，因此同一溶液的ΔTf>ΔTb，因而灵敏度高、实验误差小；某些生物样品不耐高温，在沸点易变性或破坏。应用：测定溶质的摩尔质量

第三十页，共六十七页。三、溶液的渗透压力（一）渗透现象与渗透压力1．渗透现象：溶剂分子通过半透膜发生的表面上单方面的扩散现象⑴产生条件有半透膜膜两侧有浓度差⑵渗透方向：从稀溶液向浓溶液进行渗透。溶剂(a)渗透现象

溶液溶液溶剂

(b)渗透压力Π

第三十一页，共六十七页。2．渗透压（）定义：达渗透平衡时溶液液面上的静压强符号：单位:Pa或kPa3．渗透压方程：范特荷普（Van′tHoff）定律V=nBRT

或

=cBRT

当溶液很稀时cB

≈bB∴≈bBRT表明:稀溶液的Π大小仅与单位体积溶液中溶质质点数的多少有关，而与溶质的本性无关。第三十二页，共六十七页。4.渗透压力法测定高分子化合物的分子量

↓第三十三页，共六十七页。【例1-7】将2.00g蔗糖(C12H22O11)溶于水，配制成50.0ml溶液，求溶液在37℃时的渗透压力。解

:M(C12H22O11)=342g·mol-1c(C12H22O11)==0.117(mol·L-1)

П

=0.117×8.314×310=302(kPa)

第三十四页，共六十七页。

例【1-8】将1.00g血红素溶于适量水中，配制成100ml溶液，在293K时，测得溶液的渗透压力为0.366kPa，试求血红素的分子量。解

:M

(血红素)=

=6.66×104(g·mol-1)

所以血红素的分子量为6.66×104。

【归纳】血红素的浓度仅为1.50×10-4mol·L-1，凝固点下降仅为2.79×10-4℃，故很难测定。但此溶液的渗透压力相当于37.3mmH2O柱，因此完全可以准确测定。因此，渗透压力法是测定蛋白质等高分子化合物的相对分子质量的最好方法。

第三十五页，共六十七页。非电解质稀溶液的四个依数性1.蒸气压下降2.沸点升高3.凝固点降低依数性之间的关系4.渗透压力ΔP

=K•bB

ΔTb

=Kb•bBΔTf

=Kf•bB

=cBRT∴可以相互换算四、稀溶液的依数性

≈bBRT第三十六页，共六十七页。解

补例：测得人的眼泪的凝固点为-0.560C，求在310K时人的眼泪的渗透压。

查表知Kf（H2O）=1.86K·㎏·mol-1T0f（H2O）=0

0CΔTf

=T0f-Tf=0.56K第三十七页，共六十七页。强电解质稀溶液的依数性

BffbiKT=D弱电解质的依数性计算可近似等同于非电解质。校正因子i

：一“分子”电解质解离出的粒子个数。

A-B2或A2-B型强电解质如(MgCl2、Na2SO4等)，i=3

A-B型强电解质(如KCl、CaSO4、NaHCO3等)，i=2BbbbiKT=D

=icBRT≈ibBRT第三十八页，共六十七页。【例1-9】临床上常用的生理盐水是9.0g·L-1的NaCl

溶液，求该溶液在310K时的渗透压力。解：

NaCl在稀溶液中完全解离，i=2，NaCl的摩尔质量为58.5g·mol-1。则：П=icBRT==7.9×102(kPa)第三十九页，共六十七页。第三节渗透压力在医学上的意义一、渗透浓度(osmolarity)溶液中能产生渗透效应的溶质粒子（分子、离子等）统称为渗透活性物质，其物质的量的浓度即为渗透浓度(osmolarity)，用符号cos

表示。单位：mol·L-1或mmol·L-1

П

=icBRT=cosRT可用渗透浓度代替渗透压力

第四十页，共六十七页。【例1-10】计算医院补液用的50.0g·L-1葡萄糖溶液和生理盐水的渗透浓度（用mmol·L-1表示）。解：葡萄糖(C6H12O6)的摩尔质量为180g·mol-1，50.0g·L-1葡萄糖溶液的渗透浓度为：cos=

=278(mmol·L-1)NaCl的摩尔质量为58.5g·mol-1，生理盐水的渗透浓度为：cos=

2×

=308(mmol·L-1)

第四十一页，共六十七页。二、等渗、低渗和高渗溶液1.正常人血浆的渗透浓度为303.7mmol·L-1

临床上常用的等渗溶液有：9.0g/L生理盐水（NaCl）、50.0g/L葡萄糖溶液。2.临床上规定:等渗溶液:cos在280-320mmol·L-1的溶液;高渗溶液:cos＞320mmol·L-1的溶液；低渗溶液:cos＜280mmol·L-1的溶液第四十二页，共六十七页。等渗、高渗和低渗溶液在医学上的应用

a.等渗溶液(生理盐水):“维持原状”b.高渗溶液(15g·L-1NaCl):“皱缩”

c.低渗溶液(5g·L-1NaCl):“溶血”第四十三页，共六十七页。三、晶体渗透压力和胶体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第四十四页，共六十七页。1、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ΔP、ΔTb、ΔTf、П均相同。（A）对（B）错

2、与非电解质稀溶液依数性有关的因素是A、溶液的体积B、溶液的温度C、溶质的本性D、溶质的浓度3、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、0.1mol·L-1NaCl

┃0.1mol·L-1葡萄糖B、0.1mol·L-1NaCl

┃0.1mol·L-1BaCl2C、0.1mol·L-1葡萄糖

┃0.1mol·L-1蔗糖D、0.1mol·L-1CaCl2┃0.1mol·L-1Na2SO4第四十五页，共六十七页。4、质量分数3％的某Na2CO3(M=106g·mol-1)溶液，溶液的质量摩尔浓度(单位：mol·kg–1)为（A）0.0292（B）292（C）0.292（D）0.000292

5、血红细胞置于下列哪种溶液中将会引起溶血现象？

A、9g·L-1NaCl溶液B、50g·L-1葡萄糖溶液

C、5g·L-1葡萄糖溶液D、29g·L-1NaCl溶液

6、人的血浆在-0.56℃凝固，则37℃的渗透浓度为（已知Kf-1（B）301mmol.L-1

（C）775mmol.L-1-1

第四十六页，共六十七页。

7、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8、将0.450g某物质溶于30.0g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)83．2(C)186(D)204第四十七页，共六十七页。8、Each 100ml blood plasma contains K+ of 20mg and Cl- of 366mg.Counttheir amount of substace concentration,with the unit mmol·L-1.

解：

The amount ofsubstace concentration of K+ and Cl- are：

c(K+)==5.13(mmol·L-1)

c(Cl-)==103(mmol·L-1)

第四十八页，共六十七页。9、（习题5）质量分数为3％的某Na2CO3溶液，密度为1.05g·ml-1，试求溶液的c(Na2CO3)、x(Na2CO3)和b(Na2CO3)。解：

M(Na2CO3)=106g·mol-1

c(Na2CO3)==0.297(mol·L-1)x(Na2CO3)==0.005b(Na2CO3)==0.292(mol·kg

–1)第四十九页，共六十七页。10、（习题8)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60g·mol-1）。解：由于两溶液在同一温度下结冰，则△Tf（尿素）=△Tf（未知物）M（未知物）=342.4(g·mol-1)即该未知物的摩尔质量为342.4g·mol-1

Kf×=Kf×

第五十页，共六十七页。

11.(习题9)测得人体血液的凝固点降低值△Tf=0.56K，求在310K时人体血液的渗透压。解：Π=776kPa查表知Kf（H2O）=1.86K·㎏·mol-1，由于=，则=第五十一页，共六十七页。

12、（习题12）将1.01g胰岛素溶于适量水中配制成100ml溶液，测得298K时该溶液的渗透压力为4.34kPa，试问该胰岛素的分子量为多少？解：所以胰岛素的分子量为5.77×103。M（胰岛素）=RT=×8.314×298=5.77×103(g·mol-1)第五十二页，共六十七页。第四节胶体溶液分散相与分散介质把一种或几种物质分散在另一种物质中就构成分散体系。其中，被分散的物质称为分散相，另一种物质称为分散介质。第五十三页，共六十七页。分散体系分类分散相粒子大小分散系类型分散相粒子性质举例<1nm溶液小分子或离子均相、稳定系统；分散相粒子扩散快NaCl水溶液、乙醇水溶液等1~100nm溶胶胶粒(分子、离子、原子聚集体)非均相、亚稳定系统；分散相粒子扩散较慢均相、稳定系统；分散相粒子扩散慢Fe(OH)3,As2S3溶胶及Au、S等单质溶胶等蛋白质、核酸水溶液，橡胶的苯溶液人造血浆、药物微乳制剂等>100nm粗分散系（悬浊液、乳浊液）粗分散粒子非均相、不稳定系统；易聚沉或分层泥浆、乳汁等胶体分散系高分子溶液微乳液高分子微乳滴非均相、亚稳定系统分散相粒子扩散较慢第五十四页，共六十七页。（一）溶胶的光学性质—Tyndall效应

1869年Tyndall发现，若令一束会聚光通过溶胶，从侧面（即与光束垂直的方向）可以看到一个发光的圆锥体，这就是Tyndall效应。其他分散体系也会产生一点散射光，但远不如溶胶显著。

一、溶胶的性质第五十五页，共六十七页。Tyndall效应的本质利用Tyndall现象可以区分溶胶与其它分散系

丁铎尔现象的本质当分散相粒子的直径远远小于入射光的波长时，光发生透射；

可见光（波长400～760nm）照射溶胶（胶粒直径1～100nm）时，由于发生光的散射，使胶粒本身好像一个发光体，因此，我们在丁铎尔现象中观察到的不是胶体粒子本身，而只是看到了被散射的光，也称乳光。当分散相粒子的直径大于入射光的波长时，光发生反射；当分散相粒子的直径略小于入射光的波长时，光发生散射。第五十六页，共六十七页。（二）溶胶的动力学性质—Brown运动

1827年植物学家布朗（Brown)用显微镜观察到悬浮在液面上的花粉粉末不断地作不规则的运动。

后来又发现许多其它物质如煤、化石、金属等的粉末也都有类似的现象。人们称微粒的这种运动为布朗运动。但在很长的一段时间里，这种现象的本质没有得到阐明。１.Brown运动第五十七页，共六十七页。1903年发明了超显微镜，为研究布朗运动提供了物质条件。

用超显微镜可以观察到溶胶粒子不断地作不规则“之”字形的运动，从而能够测出在一定时间内粒子的平均位移。

通过大量观察，得出结论：粒子越小，布朗运动越激烈。其运动激烈的程度不随时间而改变，但随温度的升高而增加。第五十八页，共六十七页。Brown运动的本质

1905年和1906年爱因斯坦（Einstein)和斯莫鲁霍夫斯基（Smoluchowski)分别阐述了Brown运动的本质。

Brow