2 基础化学 第二章 稀溶液的依数性 2014

1、第二章 稀薄溶液的依数性,陈缵光 教授 中山大学药学院 Prof. Chen Zuan Guang, PhD E-mail: chenzg,基础化学,Colligative Properties of Diluted Solution,1,2,21 溶液的蒸气压下降,一. 蒸气压 在一定温度下，在密闭容器中，一种液体蒸发(evaporation) 与凝结(condensation)速率相等，气相和液相达到平衡, 气相(gas phase)所具有的压力称为该温度下的饱和蒸气压，简称蒸气压(vapor pressure) 。 符号 p，单位 Pa(帕), 或 kPa (千帕)。 *总压力及分压 蒸

2、气压与温度的关系,Vapor Pressure Lowering,3,几种液体蒸气压与温度的关系,4,二. 溶液的蒸气压下降,5,二. 溶液的蒸气压下降,溶剂中加入难挥发性溶质后，液相中溶剂的摩尔分数下降，液相与气相间的平衡向液相一边移动，导致溶剂的蒸气压下降。 溶液中难挥发性溶质浓度愈大，溶剂的摩尔分数愈小，蒸气压下降愈多。,三、Raoult定律：对于难挥发性的非电解质 稀 溶液，有如下规律： p = po xA,Po 纯溶剂的蒸气压， p 稀溶液溶剂的蒸气压， xA 溶液中溶剂的摩尔分数。,6,蒸气压下降公式的推导,溶液的蒸气压：p = poxA = po ( 1- xB ) 稀溶液，nA

3、远远大于nB , nA + nB nA,蒸气压下降 p = po - p = poxB poMAbB,p = K bB,故,7,结论：,p = K bB,温度一定时，难挥发性非电解质稀溶液的蒸气压下降与溶质的质量摩尔浓度bB成正比，而与溶质的本性无关。,8,稀溶液的沸点升高和凝固点下降,9,22 溶液的沸点升高和凝固点降低,一. 溶液的沸点升高 Boiling Point Elevation,（一） 液体的沸点(boiling point) 液体的蒸气压等于外压时的温度。符号b.p. 或bp。液体的正常沸点是指外压为101.3kPa时的沸点。,1. 不同物质，沸点不同。 - 蒸馏（distil

4、lation）,2. 同一物质，不同外压时，沸点不同。 - 减压蒸馏，加压消毒,10,（二）溶液的沸点升高,溶剂中加入难挥发性溶质后，溶液的蒸气压下降, 要使溶液蒸气压等于外压，必须提高温度。,沸点升高值Tb Tb = Tb - Tb0 = Kb bB Kb为溶剂沸点升高常数，它只与溶剂的本性有关。不同溶剂，Kb不同。,结论：难挥发性的非电解质稀溶液的沸点升高只与溶质的质量摩尔浓度有关，而与溶质的本性无关。,11,二. 溶液的凝固点降低,凝固点与熔点(melting point): 固相与液相平衡共存时的温度, 该温度下固相与液相蒸气压相等。,凝固点与熔点两者的差异？ 三相点：气、液、固三相平

5、衡共存时的 温度。该温度下三相蒸气压相等 冰点:水的凝固点,凝固点降低的原因：溶液的蒸气压下降 凝固点下降值： Tf = Tf0 Tf = Kf b B,Freezing Point Depression,12,应用：,Kf ：溶剂的凝固点降低常数。Kf 只与 溶剂本性有关。,1 . 测定溶质的相对分子质量 Tf = Kf b B = Kf（mB/MB）/mA MB = Kf mB /mATf,2. 抗凝剂： 汽车冷却水中加入甘油。,3. 纯度检验 存在杂质时，凝固点下降，Tf ， 杂质，纯度。,Tf = Kf b B,13,23 溶液的渗透压力,渗透现象示意图,14,23 溶液的渗透压力,一

6、. 渗透现象和渗透压力 半透膜 (semi-permeable membrane) 只允许溶剂分子透过而不允许溶质分子透过的膜称 半透膜。,渗透压力(osmotic pressure) 为了使渗透现象不发生，必须在溶液面上施加一超额的压力称为渗透压力。,15,23 溶液的渗透压力,产生渗透现象的两个必要条件：,存在半透膜 半透膜两边存在渗透浓度差,渗透方向： 溶剂总是从浓度低的溶液 ( 低渗液)向浓度高的溶液 ( 高渗液)渗透。,注意：是溶剂（而不是溶质）通过半透膜进行渗透。,16,二. vant Hoff 公式, = cBRT cB 为物质的量浓度， T为绝对温度。 R 为气体常数，R= 8

7、.314 JK-1mol-1。,表明稀溶液渗透压力的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。 对稀溶液，cBbB, 因此 bB RT,17,二. vant Hoff 公式, = cBRT,单位: cB R T （标准） molm-3 8.314 K Pa （常用） molL-1 8.314 K kPa （过去） molL-1 0.082 K atm,思考：（1）没有半透膜，？ （2）半透膜两边为不同浓度的溶液时？,18,例2-3,将2.00g蔗糖(C12H22O11)溶于水，配成50.0 ml溶液，求溶液在37时的渗透压力。, = cB RT = 0.117 molL-

8、18.314 JK -1 mol-1310 K =302 kPa (相当于30.8米的水柱高的压力),解,C12H22O11的摩尔质量为342 gmol-1，则,19,Hypotonic watering of trees:,The dissolved substances in tree sap create a more concentrated solution than the surrounding ground water. Water enters membranes in the roots and rises into the tree, creating an osmoti

9、c pressure that can exceed 2000 kPa in the tallest trees!,20,三. 渗透压力在医学上的意义,电解质溶液的依数性的实验值比按非电解质公式计算所得结果大。其原因，电解质溶液存在解离，产生多质点。,实验结果表明，强电解质稀溶液的依数性，沸点升高、凝固点降低和渗透压力的公式为 p = i Kb B Tb = i Kb b B Tf = i Kf b B = i cBRT i b B RT i 为校正因子。,(一) 电解质溶液的依数性,21,(二)渗透浓度(osmolarity),强电解质1:1型(KCl、CaSO4、NaHCO3)和1:2型（

10、如MgCl2、Na2SO4等)的校正因子i分别约为2和3。,溶液中产生渗透效应的溶质粒子(分子、离子)统称为渗透活性物质。它们的总浓度称为渗透浓度。 医学上常用渗透浓度来比较溶液渗透压力的大小，定义为渗透活性物质的物质的量除以溶液的体积，符号为cos，单位为molL-1或mmolL-1。,22,(三)等渗、高渗和低渗溶液,正常人血浆的渗透浓度为303.7 mmolL-1。 临床上规定： 280 320 mmolL-1 为等渗溶液 (isotonic solution) cos320 mmolL-1 为高渗溶液 (hypertonic solution) cos280 mmolL-1 为低渗溶液 (hypotonic solution) 在临床治疗中，当为病人大剂量补液时，要特别注意补液的渗透浓度。,23,正常红细胞,24,皱缩 320 mmol/L,溶血 320 mmol/L,溶血 280 mmol/L,正常 280320 mmol/L,26,27,(五)晶体渗透压力和胶体渗透压力,晶体渗透压力(crystalloid osmotic pressure) 电解质、小分子物质产生的渗透压