第一章-溶液和胶体溶液(无机)

第一节溶液组成量度的表示方法第二节稀溶液的依数性第三节渗透压力在医学上的意义第四节胶体溶液第一章溶液和胶体溶液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。VncBB【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？180100解c(C6H12O6)=×1001000=5.6(mmol·L-1)c(HCO3-)=0.617.164×1001000=27.0(mmol·L-1)c(Ca2+)=0.4010×1001000=2.5(mmol·L-1)（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)VmBB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。二、质量摩尔浓度和摩尔分数（一）摩尔分数(molefractionxB)定义：物质B的物质的量(nB)除以混合物的物质的量(∑inI)iinnx/BB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：BABBnnnxBAAAnnnxxA＋xB=1（二）质量摩尔浓度（molalitybB）１.定义：溶质B的物质的量（nB)除以溶剂的质量(mA)ABBmnb２.单位：mol·kg-1或mmol·kg-1３.稀的水溶液：数值上cB≈bB４.注意:mA的单位用㎏表示。【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)=1260.9000.7=5.00（g）溶液中水的质量为：m(H2O)=93.0+(7.00－5.00)=95.0（g）b(H2C2O4)=1000/0.950.90/00.5=0.585(mol·kg–1)x(H2C2O4)=)0.18/0.95()0.90/00.5(0.90/00.5=0.0104三、溶液组成量度的其它常用表示方法（一）质量分数（massfractionωB）１.定义：为物质B的质量（mB）除以混合物的质量（∑imi)iimm/BB２.对于溶液，溶质B和溶剂A的质量分数分别为：BABBmmmBAAAmmmωA＋ωB=13.表达：例100gNaCl溶液中含NaCl10g，可表示为ωNaCl=0.1=10%（二）体积分数（volumefractionjB）jj1.定义：物质B的体积（VB）除以混合物的体积（∑iVi)iiVV/BBj2.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。【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-1c(H2SO4)=9896.0)100084.1(=18(mol·L-1)x(H2SO4)=)18/4()98/96(98/96=0.815b(H2SO4)=1000/498/96=245(mol·kg-1)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)VncBBVmBBABBmnbBABBnnn质量分数（ωB）体积分数BABBmmmiiVV/BBjmol.L-1,mmol.L-1g.L-1,mg.L-1mol.kg-1,mmol.kg-1无单位第二节稀溶液的依数性物质蒸气压P沸点Tb凝固点Tf（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（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。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（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：A0xpp1BA=+xx所以：()B01xpp-=B00xppp=-即：B0xpp=Δ对于稀溶液：nAnB所以：ABAAAB00/mnMpMmnppABBmnb得：BBA0KbbMpp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【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)=3421.17×1001000=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]=0.6000.3×1001000=0.500(mol·kg–1)H2O的摩尔分数：x(H2O)=050.00.181000.18100=0.991所以尿素溶液中，x(H2O)=0.991，蒸气压p=2.32kPa。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。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∝ΔTbΔP∝bBΔTb∝bB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（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Tf２.溶液的凝固点降低原因P(kPa)T(K)水冰溶液AB0.61273A：冰-水共存⊿TfΔTf=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。3.凝固点降低法的应用↓AfBfBmTmKM应用：测定溶质的摩尔质量ABBfBff/mMmKbKT【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=5.10×8016.0322.0×1000=128(g·mol-1)所以，萘的摩尔质量为128g·mol-1。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ΔTfΔTb，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Π2．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。4.渗透压力法测定高分子化合物的分子量RTMmRTnVBBBRTVmMBB↓【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)=05.034200.2=0.117(mol·L-1)П=0.117×8.314×310=302(kPa)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)=100.0366.0293314.800.1=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