基础化学学案讲义

基础化学学案讲义

一种或几种物质分散在另一种物质中所形成的系统称为分散系(dispersedsystem)。被分散的物质称为分散相（又称分散质）。容纳分散相的物质称为分散介质（又称分散剂）。第一节分散系的分类分散系均相(单相)分散系非均相(多相)分散系（三）相(phase)

研究系统中物理性质和化学性质都相同的组成部分称为一相。

分散相碘油泥土NaCl分散介质酒精水水水分散系碘酒乳浊液悬浊液生理盐水分散系实例：分散相粒子直径分散系类型分散相粒子的组成

实例小于1nm分子分散系小分子或小离子生理盐水、葡萄糖溶液1-100nm胶体分散系胶粒（分子、离子或原子的聚集体）氢氧化铁溶胶、硫化砷溶胶

高分子蛋白质溶液、核酸溶液大于100nm分散系的分类：

溶胶高分子溶液粗分散系粗粒子泥浆、牛奶第二节混合物和溶液组成的表示方法一、混合物常用的组成表示方法（一）B的质量分数（三）B的质量浓度（五）B的浓度或B的物质的量浓度二、溶液组成的表示方法（一）溶质B的质量摩尔浓度（二）溶质B的摩尔分数

（一）B的质量分数：(massfraction)

mB:B的质量m:混合物的质量wB:为量纲一的量，其SI单位为1。例题例1-1100.0g铁矿石中含50.4gFe2O3,计算铁矿

石中Fe2O3和Fe的质量分数。100.0g铁矿石中铁的质量为：铁矿石中Fe2O3的质量分数为：w(Fe2O3)=m(Fe2O3)/m铁矿石中Fe的质量分数为：w(Fe)=m(Fe)/m解：（三）B的质量浓度：(massconcentration)ρB的SI

单位为：kg·m-3，常用单位为g·L-1，mg·L-1μg·L-1

等。例题例1-3将25g葡萄糖（C6H12O6）晶体溶于水，配制成500mL葡萄糖溶液，计算此葡萄糖溶液的质量浓度。解：葡萄糖溶液的质量浓度为：（五）B

的浓度或B

的物质的量浓度

(amountofsubstanceconcentration)nB

：为B的物质的量；V：混合物的体积cB：

B

的物质的量浓度，SI

单位为mol·m-3，医学常用的单位是：mol·L-1，mmol·L-1，μmol·L-1

等。1.物质的量浓度简称为浓度，使用时要注明基本单元。。注意：2.体液的组成凡是相对分子量已知的物质，均使用浓度。3.B

的质量浓度与B的浓度之间的关系为：ρB=cBMB可用粒子的符号、物质的化学式或他们的特定组合表示。例如：c（H），c（H2），n（H2O），

n（1/2H2O），c（1/2H2SO4

），

c（2H2+O2）基本单元的表示方法：练习：（1）

n（H2SO4）=1mol，质量m=？（2）

n（1/2H2SO4

）=1mol，质量m=？（3）“硫酸的物质的量”这样写对吗？答：其质量m=98g答：其质量m=49g答：含义不清，没有指明基本单元。例题例1-4100mL正常人血清中含326mgNa＋和165mgHCO3-

离子，试计算正常人血清中Na+和HCO3-

离子的浓度。解：正常人血清中Na＋的浓度为：正常人血清中HCO3-

的浓度为：B的质量浓度与B的浓度之间的关系为：ρB=cBMB

MB：为B的摩尔质量。例1-5100mL生理盐水中含0.90gNaCl，计算生理盐水的质量浓度和浓度。解：生理盐水的质量浓度为：NaCl的摩尔质量为58.5g·mol-1，生理盐水的浓度为：（六）B

的摩尔分数:（molefraction）nB

：为B的物质的量；n

：为混合物（A、B、C、D…）

的物质的量xB

：为量纲一的量，其

SI

单位为

1。由A，B

两种物质组成的混合物：则:各组分的摩尔分数的总和为1:例题例1-6将112g乳酸钠（NaC3H5O3）溶于1.00L纯水中配成溶液，计算溶液中乳酸钠的摩尔分数。解：室温下，水的密度约为1000g·L-1

；NaC3H5O3的摩尔质量为112g·mol-1

；H2O的摩尔质量为18g.mol-1

。溶液中乳酸钠的摩尔分数为：二、溶液组成的表示方法(一）溶质

B

的质量摩尔浓度（molality)nB

：为B的物质的量，单位：molmA:溶剂A的质量，单位：kgbB：溶质B的质量摩尔浓度：SI单位为mol·kg-1

例题例1-7将0.27gKCl晶体溶于100g水中，计算溶液中KCl的质量摩尔浓度。解：KCl的摩尔质量为74.5g·mol-1。KCl的质量摩尔浓度为：第四节稀溶液的依数性一、液体的蒸气压二、稀溶液的蒸气压下降三、稀溶液的沸点升高四、稀溶液的凝固点降低五、稀溶液的渗透压力bB≤0.2mol·kg-1的溶液即为稀溶液。

只与溶质的数目有关而与溶质性质无关的性质称为溶液的依数性。又称稀溶液的通性。

溶液的蒸气压下降、溶液的沸点升高、溶液的凝固点降低、溶液的渗透压力。稀溶液：依数性：(colligativeproperties)稀溶液的通性包括：饱和水蒸气所产生的压力称为该温度下水的饱和蒸气压，简称水的蒸气压(vaporpressure)。符号为p*常用的单位：Pa

或kPa

例：20℃时

水

乙醚

蒸气压与温度有关。蒸气压与液体的本性有关。020406080100120T/oCP/kPa(kPa)

水100oC乙醇78.5oC乙醚34.6oC

表1-3

不同温度下水的蒸气压

T/Kp/kPaT/Kp/kPa

表1-4不同温度下冰的蒸气压

T/Kp/kPaT/Kp/kPa2580.1653

蒸气压随温度升高而增大有关蒸气压的几个要点：1.影响蒸气压的因素：液体的蒸气压与液体的性质和温度有关。2.液体的沸点：液体的蒸气压等于外压时的温度称为液体的沸点。液体的沸点与外压有关。液体在101.325kPa下的沸点称为正常沸点。3.固体物质也具有一定的蒸气压第三节稀溶液的通性一、液体的蒸气压二、难挥发非电解质稀溶液的蒸气压下降（vaporpressurelowering）三、难挥发非电解质稀溶液的沸点升高四、稀溶液的凝固点降低五、稀溶液的渗透压力实验表明：含有难挥发溶质的溶液的蒸气压p<纯溶剂的蒸气压p*溶液的蒸气压下降的原因p0p1pT0T1T纯溶剂稀溶液3.Raoult定律

1887年，法国化学家Raoult指出：条件：难挥发非电解质稀溶液P

：难挥发非电解质稀溶液的蒸气压PA*：纯溶剂的蒸气压xA：溶剂的摩尔分数对由溶剂A和难挥发非电解质B组成的稀溶液：上式表明：在一定温度下，难挥发非电解质稀溶液的蒸气压下降与溶质的摩尔分数成正比，而与溶质的性质无关。这一结论称为Raoult定律在稀溶液中则：这是Raoult定律的另一种表达形式；第三节稀溶液的通性一、液体的蒸气压二、难挥发非电解质稀溶液的蒸气压下降三、难挥发非电解质稀溶液的沸点升高

boilingpointelevation四、非电解质稀溶液的凝固点降低五、稀溶液的渗透压力p/kPaTb*

TbT/K图1-1稀溶液沸点升高示意纯水的蒸气压曲线难挥发非电解质稀溶液的蒸气压曲线溶液的蒸气压总是低于溶剂的蒸气压为使溶液的蒸气压与外压相等，必须提高温度所提高的温度就是稀溶液的沸点升高值ΔTb注意：1.溶液的沸点是指溶液刚开始沸腾的温度。2.难挥发非电解质稀溶液的沸点升高的根本原因是溶液的蒸气压下降。沸点升高的程度与稀溶液的浓度有关。难挥发非电解质稀溶液的沸点升高与溶质B的质量摩尔浓度成正比，与溶质的性质无关。数学表达：ΔTb=kbbBbB：溶质B的质量摩尔浓度kb：溶剂的沸点升高系数，SI单位：K·kg·mol-1表1-5常见溶剂的沸点（Tb）与沸点升高系数（Kb）表1-6常见溶剂的凝固点（Tf）及凝固点降低系数（Kf）

溶剂Tb/℃

Kb/（K·kg·mol-1）

Tf/℃Kf/（K·kg·mol-1）乙酸1183.0717.03.90

水

苯

乙醇78.41.22-117.3四氯化碳

乙醚

萘测定出溶液的沸点升高，可计算出B的摩尔质量。ΔTb=kbbB第三节稀溶液的通性一、液体的蒸气压二、稀溶液的蒸气压下降三、稀溶液的沸点升高四、稀溶液的凝固点降低(freezingpointdepression五、稀溶液的渗透压力p0p1pT纯溶剂稀溶液纯溶剂（固态）P0水＝AA’BB’C稀溶液的凝固点降低示意图Tf*Tf注意：1.水溶液的凝固点是指溶液中的水与冰平衡共存时的温度。指刚有溶剂固体析出的温度。2.难挥发非电解质稀溶液的凝固点降低的根本原因是溶液的蒸气压下降。凝固点降低的程度与稀溶液的浓度有关。难挥发非电解质稀溶液的凝固点降低与溶质B的质量摩尔浓度成正比，与溶质的性质无关。数学表达：bB：溶质B的质量摩尔浓度kf：溶剂的凝固点降低系数

SI单位：K·kg·mol-1表1-5常见溶剂的沸点（Tb）与沸点升高系数（Kb）表1-6常见溶剂的凝固点（Tf）及凝固点降低系数（Kf）

溶剂Tb/℃

Kb/（K·kg·mol-1）

Tf/℃Kf/（K·kg·mol-1）乙酸1183.0717.03.90

水

苯

乙醇78.41.22-117.3四氯化碳

乙醚

萘

测量出难挥发非电解质稀溶液的凝固点降低，可计算出B的摩尔质量。

1.多数溶剂kf>kb，用凝固点降低法相对误差较小。2.凝固点降低法在低温下进行，不会破坏样品。例题例1-8从尿中提取出一种中性含氮化合物，将90mg纯品溶解在12g蒸馏水中，所得溶液的凝固点比纯水降低了0.233K，试计算此化合物的相对分子质量。解：该中性含氮化合物的摩尔质量为：思考：在医学和生物实验中用哪种方法求解溶质相对分子质量？用凝固点降低方法的原因：1.kf>kb，测定误差小。2.低温下不会破坏样品。溶液凝固点降低的实际应用1.汽车水箱加入乙二醇，防冻裂水箱。2.盐冰制冷剂。3.雪后地面撒盐防滑。第三节稀溶液的通性一、液体的蒸气压二、难挥发非电解质稀溶液的蒸气压下降三、难挥发非电解质稀溶液的沸点升高四、非电解质稀溶液的凝固点降低五、稀溶液的渗透压力osmoticpressure五、稀溶液的渗透压力（一）渗透现象和渗透压力（二）渗透压力与浓度、温度的关系（三）B的渗透浓度（四）渗透压力在医学上的意义纯溶剂溶液半透膜

Semipermeablemembrane只允许溶剂（如水）分子透过而溶质（如蔗糖）分子不能透过的膜

渗透osmosis纯溶剂溶液半透膜Semipermeablemembrane只允许溶剂（如水）分子透过而溶质（如蔗糖）分子不能透过的膜溶剂的净转移渗透平衡膜两侧单位体积内溶剂分子数不等

渗透osmosis产生渗透现象的两个必要条件：半透膜的存在膜两侧单位体积内溶剂分子数不相等渗透的方向：纯溶剂溶液稀溶液浓溶液纯溶剂溶液Π（Pa或kPa）

渗透压力

osmoticpressure恰好能阻止渗透进行而施加于溶液液面上的额外压力稀溶液浓溶液p（Pa或kPa）P=Π浓-Π稀注意：若稀溶液和浓溶液产生的渗透，在较浓溶液的液面上施加一额外压力，也能阻止渗透现象的发生。而这一压力是两种溶液分别与纯溶剂组成体系的渗透压力之差。反向渗透：在浓溶液一侧增加较大的压力可使溶剂进入稀溶液（或溶剂）。依此可实现溶液的浓缩和海水的淡化。反向渗透淡水溶液渗透淡水溶液五、稀溶液的渗透压力（一）渗透现象和渗透压力（二）渗透压力与浓度、温度的关系（三）B的渗透浓度（四）渗透压力在医学上的意义1886

年，荷兰理论化学家van’tHoff

归纳出渗透压力与浓度、温度之间的关系。R：摩尔气体常数，数值上等于8.314J·K-1·mol-1T：热力学温度（K）cB：B的浓度mol·m-3

（mol·L-1）π：渗透压力Pa（kPa）

通过测定溶液的渗透压力，可以计算溶质的摩尔质量。

例题例1-9一种精制蛋白质物质，其相对分子质量约为5×104。已知298.15K时水的密度是997kg·m-3，估算溶质的质量分数为0.02的该物质的水溶液的沸点升高、凝固点降低和298.15K时的渗透压力。解：为了计算方便，取1kg溶液。该物质的质量摩尔浓度和浓度分别为：溶液的沸点升高约为：溶液的凝固点降低约为：溶液的渗透压力为：五、稀溶液的渗透压力（一）渗透现象和渗透压力（二）渗透压力与浓度、温度的关系（三）B的渗透浓度（四）渗透压力在医学上的意义B

的渗透浓度(osmolarity)定义：n：

混合物中未发生解离的B的分子与B解离出的离子的物质的量之和V

：混合物的体积cB,os

：渗透浓度，常用单位是mol·L-1

，mmol·L-1（1）强电解质溶液渗透浓度等于溶液中溶质离子的总浓度。例：NaClcB,os=c(Na+)+c(Cl-)（2）弱电解质溶液渗透浓度等于溶液中未解离的弱电解质的浓度与弱电解质解离出的离子浓度之和。（3）非电解质溶液渗透浓度等于其物质的量浓度。对于电解质的稀溶液：

对于非电解质的稀溶液：例题例1-10生理盐水的质量浓度为9g·L-1，计算生理盐水的渗透浓度。解：NaCl是强电解质，它在溶液中全部电离：生理盐水的渗透浓度为:五、稀溶液的渗透压力（一）渗透现象和渗透压力（二）渗透压力与浓度、温度的关系（三）B的渗透浓度（四）渗透压力在医学上的意义

渗透活性物质血浆中浓度组织间液中浓度细胞内液中浓度

mmol·L-1mmol·L-1mmol·L-1

Na+14413710K+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

氨基酸228

肌酸0.20.29

乳酸盐1.21.21.5

三磷酸腺苷5

一磷酸己糖3.7

葡萄糖5.65.6

蛋白质1.20.24

尿素444mmol·L-1303.7302.2302.2表2-5正常人血浆、组织间液和细胞内液中各种渗透活性物质的渗透浓度1．等渗、低渗和高渗溶液正常人血浆的渗透浓度为280～320mmol·L-1。医学上规定：渗透浓度在280～320mmol·L-1范围内的溶液为等渗溶液

isotonicsolution；渗透浓度小于280mmol·L-1的溶液为低渗溶液

hypotonicsolution；；渗透浓度大于320mmol·L-1的溶液为高渗溶液

hypertonicsolution。。红细胞在不同浓度NaCl

溶液中的形态生理盐水中低渗NaCl

溶液中高渗NaCl

溶液中例题正常红细胞电镜图红细胞在高渗NaCl溶液中皱缩红细胞在低渗NaCl溶液中涨大破裂溶血例1-11用实验方法测得某肾上腺皮质机能不全病人的血浆的冰点为-0.48℃，问此病人的血浆为等渗、低渗或高渗溶液？计算此血浆在37℃时的渗透压力。解：对于稀溶液:bB(mol·kg-1)≈cB(mol·L-1)此血浆的渗透浓度低于正常血浆的渗透浓度范围，为低渗溶液。此病人血浆的渗透压力为：2.晶体渗透压力和胶体渗透压力：由小分子和小离子所产生的渗透压力称为晶体渗透压力。由大分子和大离子所产生的渗透压力称为胶体渗透压力。晶体渗透压力维持着细胞内、外水的相对平衡。胶体渗透压力维持着血容量和血管内、外的水盐的相对平衡。

渗透活性物质血浆中浓度组织间液中浓度细胞内液中浓度

mmol·L-1mmol·L-1mmol·L-1

Na+14413710K+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

氨基酸228

肌酸0.20.29

乳酸盐1.21.21.5

三磷酸腺苷5

一磷酸己糖3.7

葡萄糖5.65.6

蛋白质1.20.24

尿素444mmol·L-1303.7302.2302.2表2-5正常人血浆、组织间液和细胞内液中各种渗透活性物质的渗透浓度

晶体物质→晶体渗透压

7.5g·L-1

占总渗透压的99.5%

胶体物质→胶体渗透压

70g·L-1占总渗透压的0.5%第三节稀溶液的通性一、液体的蒸气压二、难挥发非电解质稀溶液的蒸气压下降三、难挥发非电解质稀溶液的沸点升高四、非电解质稀溶液的凝固点降低五、稀溶液的渗透压力osmoticpressure第四节溶胶(sol)一、溶胶的性质二、溶胶的稳定性与聚沉(一)溶胶的光学性质～Tyndall现象光源聚光镜溶胶图1-5Tyndall现象d>>λd<<λd略小于λ或接近于λ产生散射作用的条件：分散相粒子的直径d略小于入射光的波长λ,或接近于λ。

溶胶的分散相粒子的直径在1-100nm之间，小于可见光的波长（400-760nm），因此当光通过溶胶时发生明显的散射作用。Tyndall现象的意义：是溶胶区别溶液、高分子溶液的基本特征

溶胶产生Tyndall现象原因：（二）溶胶的动力学性质

1.Brown

运动

溶胶的分散相粒子在分散介质中不停地做不规则的折线运动，这种运动称为Brown运动。温度越高，胶粒质量越小，Brown运动越剧烈，与分散相粒子的化学性质无关。

在超显微镜下观察，胶粒的Brown运动是由于胶粒受到处于不停运动的分散介质分子撞击，其合力不为零而引起的。

在生物体内，扩散是物质输送或物质分子通过细胞膜的推动力之一。

2.

扩散（diffusion)溶胶的分散相粒子由于Brown运动，能自动地从浓度较高处移向浓度较低处，这种现象称为扩散。

沉降平衡示意图3.

沉降(sedimentation)溶胶在放置过程中，密度大于分散介质的胶粒，在重力作用下要沉降下来；

电泳技术在氨基酸、多肽、蛋白质和核酸等物质的分离和鉴定方面应用广泛。（三）溶胶的电学性质～电泳（electrophoresis）在电场作用下，带电质点在分散介质中的定向移动称为电泳。

电泳示意图胶团的结构：[(AgI)m·nI-·(n－x)K+]x-·xK+胶核吸附层胶粒扩散层胶团如果用AgNO3

和KI制备AgI溶胶有两种情况：（1）KI过量：AgNO3+KI→AgI+KNO3

(过量)

KI→K++I-

AgI胶核选择吸附溶液中I-

而带负电

[(AgI)m·nI-·(n－x)K+

]x-·xK+

I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+(AgI)mAgI负溶胶的胶团结构示意图（2）AgNO3

过量：

AgNO3+KI→AgI+KNO3

(过量)

AgNO3→Ag++NO3-

AgI胶核选择吸附溶液中Ag+

而带正电

[(AgI)m·nAg+·(n－x)NO3-

]x+·xNO3-Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+

Ag+Ag+Ag+Ag+NO3-NO3-NO3-NO3-NO3-NO3-NO3-NO3