第一章 溶液和溶胶

医学化学E-mail:zhongjp@QQ:1179992851(基础化学—钟)第一至九章授课教师：钟玖平讲师中科院教授：炒菜过早放盐氯气挥发只剩钠

花絮：2012年8月12日，央视科教频道《健康之路》节目中，心理专家金锋称“炒菜过早放盐氯气挥发只剩钠”，他说炒菜时早放盐，可以让氯化钠的氯挥发出去，就剩下钠了。1.炒菜放盐会产生氯气挥发？2.炒菜放盐的合理时间？

在众多的自然科学中,化学是一门中心、实用、创新的学科。绪论性质及其变化规律的科学化学:在原子—分子层次上研究物质的组成、结构、化学的基础学科：无机化学;有机化学物理化学;分析化学……1、化学与医学16世纪：欧洲化学家提出:“化学要为医治疾病制造药物”1800年：一氧化氮、乙醚的麻醉作用应用在外科1932年：新型磺胺药物，开创了抗菌药物的领域

哈佛大学EliasJ.Corey教授(1990年诺贝尔化学奖获得者)曾预言“

21世纪,化学将涵盖医学与化学之间的任一事情。”

化学与医学的重要关系化学药学病理生理研究预防医药学医用材料临床检验医用生物材料2.学习方法

掌握学习方法、培养自学能力知识传授式自主学习和更新式

理论课与实验课相结合

课前预习、认真听讲、积极思考、适当笔记，及时复习、学会用化学原理去解决问题3.学习资源－听课材料准备：

硬件：笔、记录本、计算器…

…

…

软件：预习、听课提纲、思想准备…

…

笔记和笔记整理问题和提出4.其它学习资源图书馆

参考书科技文献（JournalArticles）

网络（Internet）专题讲座实验室

Despitetherebeingnobestwaytostudy,Iwillsuggestonewaythatissuccessfulformanystudents.Itconsistsofthefollowingfoursteps:Suggestions:Readeachchapterbeforeitisdiscussedinclass.Participateactivelyinclass.Takenotes,askandanswerquestions,takepartindiscussiongroups.Thereisamplescientificevidencethatactiveparticipationisfarmoreeffectiveforlearningsciencethanispassivelistening.Afterclass,gobackforacarefulrereadingofthechapter.Finally,applywhatyouhavelearnedtothehomeworkproblemattheendofchapter.

Ihopeyou’llenjoythetimewe’regoingtospendtogether.第一章溶液和溶胶本章主要内容一、分散系统二、混合物的常用组成标度三、难挥发非电解质稀溶液的通性四、溶胶胶体分散系

泥浆、牛奶

粗粒子粗分散系（悬浊液、乳浊液）>100nm

蛋白质溶液

高分子

高分子溶液

氢氧化铁溶胶胶粒（分子、离子、原子的聚集体）

溶胶1~100nm

生理盐水

小分子或小离子分子分散系（溶液）<1nm

实例

粒子组成

类型粒子直径分散系按分散相粒子的大小分类一、分散系统分散系统：一种或几种物质分散在另一种分散相：分散系统中被分散的物质葡萄糖（溶质）物质中所形成的系统葡萄糖溶液分散介质：起分散作用的物质水（溶剂）生理盐水是NaCl在水中的分散系，NaCl是分散相，水是分散介质分散相粒子的直径小于1nm，以分子或离子状态均匀地分散在分散介质中，所形成的稳定的分散系称为溶液在溶液体系中，分散相称为溶质，而分散介质称为溶剂如：葡萄糖溶液，C6H12O6是溶质，H2O是溶剂二、混合物和溶液的常用组成标度物质的量n

单位：molM=

mn物质的质量m单位：g单位：g·mol-1摩尔质量：物质的量是1mol时所具有的质量1.B的质量分数

将

500g蔗糖溶于水配制成850g糖浆，计算此糖浆中蔗糖的质量分数。==0.588500g850gB的质量混合物的质量（溶液）wBmBmdefΣAA定义为：B的质量与混合物的质量之比W蔗糖=m蔗糖m溶液解：Σ

在

90g质量分数为0.15的NaCl溶液里加入10gNaCl

固体，计算此时NaCl溶液的质量分数。=0.235W(NaCl)=m(NaCl)m溶液解：90g×0.15+10g90g+10g=2.B的体积分数混合前纯B的体积混合前各纯物质体积的总和20℃时，将70mL

乙醇（酒精）与30mL水混合，得到96.8mL乙醇溶液，计算所得乙醇溶液的体积分数。=70mL70mL+30mLφ(C2H5OH)=V*(C2H5OH)V*(C2H5OH)+V*(H2O)解：=0.70=70%VB*ΣAVA*φBdef纯B体积与混合物各纯物质体积总和之比3.B的分子浓度单位：L-1，

mL-1血液中红细胞的分子浓度男：4.5×1012~5.5×1012L-1女：3.8×1012~4.6×1012L-1B的分子数混合物的体积定义为：B的分子数除以混合物的体积CBNBVdef4.B的质量浓度单位：g·L-1，mg·L-1，μg

·L-1B的质量混合物的体积100mL生理氯化钠溶液中含0.9gNaCl，计算生理氯化钠溶液的质量浓度。0.9g0.10L=ρ(NaCl)=m(NaCl)V解：=9g·L-1定义为：B的质量除以混合物的体积ρBmBVdef

静脉注射用KCl溶液的极限质量浓度是2.7g·L-1，如果在250mL葡萄糖溶液中加入1安瓿（10mL）100g·L-1KCl溶液。所得混合溶液中KCl的质量浓度是否超过了极限值？=100g·L-1×0.010L0.250L+0.010L=3.8g·L-1>2.7g·L-1ρ(KCl)=m(KCl)V解：超过了极限值

某患者需用500mL100g·L-1葡萄糖溶液，若用500g·L-1葡萄糖溶液和50g·L-1葡萄糖溶液进行配制，需要这两种溶液各多少毫升？500g·L-1×V1+50g·L-1×V2=100g·L-1×0.50LV1+V2=0.50L解方程组得：V1=0.056L=56mLV2=500mL–56mL=444mL解：设两种溶液的体积分别为V1和V2。5.B的物质的量浓度（B的浓度）单位：mol·L-1，mmol·L-1，μmol

·L-1B的物质的量混合物的体积100mL正常人的血清中含

326mgNa+

离子，计算Na+

离子的浓度。Na+的摩尔质量23g·mol-1m(Na+)/M(Na+)V==0.326g/23g·mol-10.10L=0.14mol·L-1c(Na+)=n(Na+)V解：物质的质量/摩尔质量定义为：B的物质的量除以混合物的体积nBcBVdefB的质量浓度(ρB)与B的浓度(cB)的关系：ρB===mBVmBnBcBcBMB

临床上使用的乳酸钠(C3H5O3Na)注射液的质量浓度为112g·L-1，试计算该注射液的浓度。（乳酸钠M=112g·mol-1)=112g·L-1112g·mol-1=1.00mol·L-1c(C3H5O3Na)=ρ(C3H5O3Na)M(C3H5O3Na)解:nBcB=V摩尔质量6.B的摩尔分数

定义为：B的物质的量与混合物的物质的量之比nB的物质的量混合物的物质的量（溶液）AAXBdefΣnB

将112g乳酸钠(C3H5O3Na)溶于1.00L纯水中配成溶液，计算溶液中乳酸钠的摩尔分数。乳酸钠的摩尔质量M(C3H5O3Na)=112g·mol-1＝X(C3H5O3Na

)=n(C3H5O3Na

)解：n(C3H5O3Na

)+n(H2O

)112g/112g·mol-1(112g/112g·mol-1)+(1.00L×1000g·L-1/18g·mol-1)＝1/(1+55.56)＝0.018

混合物由溶剂A和溶质B两种物质组成溶剂A的摩尔分数XA=nA

(溶剂A的物质的量)nA+nB

溶质B的摩尔分数XB=nB

(溶质B的物质的量)nA+nB

XA+

XB=1

由多种物质组成的混合物，各组分的摩尔分数的总和等于17.溶质B的质量摩尔浓度

定义为：溶质B的物质的量除以溶剂A的质量mA

(溶剂A的质量)bB

defnB

(溶质B的物质的量)单位：mol·kg-1

将0.27gKCl晶体溶于100g水中，计算所得溶液中KCl的质量摩尔浓度。KCl的摩尔质量M(KCl)=74.5g·mol-1n(KCl)

解：b(KCl)

=

m

(H2O)

=m(KCl)

/M(KCl)

m

(H2O)

=0.27g/74.5g·mol-10.10kg=0.036mol·kg-1

物理量和数字的一些规定物理量用斜体长度l时间t质量m物理量的单位用正体长度m时间s质量g两个物理量的商一般避免用斜线/摩尔浓度mol·L-1数字和单位之间一般有空格三、难挥发非电解质稀溶液的通性溶液的性质1.与溶质的本性及溶质与溶剂的相互作用有关---溶液的颜色、密度、体积2.决定于溶质的数目、与溶质的本性无关---稀溶液的蒸气压下降---稀溶液的沸点升高---稀溶液的凝固点降低---稀溶液的渗透压力稀溶液的依数性

浓溶液的情况较复杂（溶质粒子间、溶质与溶剂粒子间的作用明显、溶质性质）蒸发---液体表面的分子逸出液面，变为蒸气分子。

凝聚---蒸气分子被吸引进入液体，变为液体。

饱和蒸气压---气相与液相平衡时，饱和蒸气所产生的压力PB*(单位Pa，kPa)。纯溶剂溶剂分子气相液相*液体的蒸气压与液体本性有关20℃时，水的蒸气压2.339kPa

乙醚的蒸气压57.6kPa*液体的蒸气压与温度有关：温度↑，蒸气压↑温度(K)水的饱和蒸气压kPa冰的饱和蒸气压kPa273.150.6110.611373.15101.325248.150.064沸点---液体蒸气压=外界大气压时，液体沸腾的温度外界压力↑，沸点↑大气压101.325kPa，水沸点100℃30kPa，70℃P<P0溶液溶质分子纯溶剂溶剂分子气相液相★难挥发非电解质稀溶液的蒸气压下降稀溶液上方水分子数目<纯水上方水分子数目稀溶液中水的蒸气压<纯水的蒸气压法国物理学家Raoult拉乌尔定律PA=PA*·

XA难挥发非电解质稀溶液的蒸气压纯溶剂A蒸气压稀溶液中溶剂A的摩尔分数PA=PA*(1-XB)稀溶液中溶质B的摩尔分数△P=PA*-PA=PA*·

XB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溶质的性质无关XB=nB

nA+nB≈nB

nA(nA＞＞nB)=nB

MA

mA

=bB

·

MA

溶质B的摩尔分数B的质量摩尔浓度△P=PA*·XB=PA*·

MA·bB

=

k·bB难挥发非电解质稀溶液的蒸气压下降溶剂A蒸气压溶质B的摩尔分数A的摩尔质量比例系数B的质量摩尔浓度△P与溶质B的质量摩尔浓度成正比★难挥发非电解质稀溶液的沸点升高难挥发非电解质稀溶液的蒸气压<纯溶剂的蒸气压当温度达到纯溶剂的沸点Tb*时,纯溶剂沸腾(纯溶剂的蒸气压=外界大气压)此时，难挥发非电解质稀溶液的蒸气压<外界大气压必须继续升高温度，稀溶液才能沸腾(稀溶液的蒸气压=外界大气压)稀溶液的沸点总是高于纯溶剂的沸点稀溶液的浓度↑,溶液蒸气压↓,沸点↑

难挥发性非电解质稀溶液的沸点升高的原因是溶液的蒸汽压低于纯溶剂的蒸汽压。

溶液沸点升高的原因？

溶剂中加入难挥发性溶质后，溶液的蒸汽压下降,要使溶液蒸汽压等于外压，必须提高温度。P<P0溶液溶质分子纯溶剂溶剂分子气相液相★难挥发非电解质稀溶液的沸点升高△Tb=kb

·bB难挥发非电解质稀溶液的沸点升高溶剂的沸点升高系数溶质B的质量摩尔浓度nB

mA

bB=mB/MB

=mA

△Tb=kb·bB=kb·mB/MB

mA

MB=kb·mB·△Tb(实验测出)mA溶质B的摩尔质量溶质B的质量溶剂的沸点升高系数溶剂A的质量难挥发非电解质稀溶液的沸点升高★难挥发非电解质稀溶液的凝固点降低凝固点---物质的固液两相蒸气压相等时的温度水溶液的凝固点---水溶液与冰平衡共存时的温度水中溶解难挥发非电解质后---水溶液的凝固点降低△Tf=kf

·bB难挥发非电解质稀溶液凝固点降低溶剂凝固点降低系数溶质B的质量摩尔浓度MB=kf·mB·△Tf(实验测出)mA溶质B的摩尔质量溶质B的质量溶剂的凝固点降低系数溶剂A的质量难挥发非电解质稀溶液的凝固点降低

从人尿中提取出一种含氮化合物，将90mg纯品溶在12g蒸馏水中，所得稀溶液的凝固点比纯水降低了0.233K,试计算此化合物的摩尔质量。（水kf=1.86K·kg·mol-1)MB=kf·mB·△TfmA解：=1.86K·kg·mol-1×0.09g12g×0.233K=0.060kg·mol-1=60g·mol-1凝固点降低法具有灵敏度高『多数溶剂的凝固点降低系数>沸点升高系数』、实验误差小、重复测定溶液浓度不变等优点。在医学与生物学等中应用更为广泛。b.利用凝固点降低的性质，制备冷却剂

例如采用NaCl和冰，温度可以降到-22oC，用CaCl2·2H2O和冰，温度可以降到-55oC。c.利用凝固点降低的性质，制备抗冻剂

例如汽车散热器的冷却水在冬季常需加入适量的甘油或乙二醇等，以防止水的冻结。d.纯度检验

不纯物质的沸点比纯化合物高。其它应用：练习

将19.0g化合物溶在100g水中，测得溶液的凝固点降低了0.220K,计算该化合物的相对分子质量。（水kf=1.86K·kg·mol-1)MB=kf·mB·△TfmA解：=1.86K·kg·mol-1×19.0g100g×0.220K=1.606kg·mol-1=1606g·mol-1溶液的渗透压力*渗透现象和渗透压力半透膜：只允许某些分子或离子透过，而不允许另一渗透：溶剂分子透过半透膜，进入溶液的过程渗透条件：①半透膜（动物的肠衣、细胞膜、膀胱膜、毛细血管壁）些分子或离子透过的薄膜②半透膜两侧溶液的渗透浓度不同渗透方向：溶剂分子从纯溶剂→溶液（稀→浓）低渗溶液→高渗溶液半透膜示意图渗透现象渗透现象示意图渗透压渗透压示意图纯溶剂的溶剂分子多溶剂分子:纯溶剂→溶液液面上升--渗透液面↑,静水压↑加超额压力Π液面相等--渗透平衡渗透现象

渗透压力Π:用半透膜把纯溶剂与溶液隔开，为阻止渗透现象的发生而在溶液的液面上施加的超额压力。单位：Pa渗透方向:溶剂分子总是从浓度小的溶液(或纯溶剂)通过半透膜向浓度大的溶液渗透。结果使浓度趋于平均化。*渗透压力与浓度、温度的关系Π=cBRTcB==nBVmB/MBVMB=mBRTΠVΠ—渗透压力，

Pa(kPa)cB—B的浓度，mol·m-3R—摩尔气体常数，8.314J·mol-1·K-1T—热力学温度，K适用于非电解质的稀溶液测定渗透压力，可计算高分子化合物的摩尔质量Π=cBRT

将1.0g血红素溶于水配制成100mL溶液，25℃时测得溶液的渗透压力为367Pa，计算血红素的相对分子质量。=1.0×10-3kg×8.314J·mol-1·K-1×298.15K367Pa×1.0×10-4m3=67.5kg·mol-1=6.75×104g·mol-1M血红素

=m血红素RTΠV解：电解质溶液：溶于水或熔融状态下能导电的化合物的水溶液强电解质：在水溶液中能完全解离成离子的化合物，如NaCl、CuSO4弱电解质：在水溶液中只能部分解离成离子的化合物，如HAc、NH3·H2OCH3COOHH+CH3COO+-＝Na+Cl-Na+

＋Cl-HClH+

+Cl-电解质溶液的渗透浓度*渗透浓度cOS只与溶质的分子和离子的总浓度有关,与溶质的本性无关弱电解质稀溶液:cOS=阳离子浓度+阴离子浓度+未解离分子浓度cOS(HAc)=

c(H+)+c(Ac-)+c(HAc)cOS(NaCl)=c(Na+)+c(Cl-)=2c(NaCl)强电解质稀溶液:cOS=阳离子浓度+阴离子浓度cOS(C6H12O6)=c(C6H12O6)非电解质稀溶液:cOS=溶液浓度