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化学化工学院无机化学南华大学化学化工学院《无机化学》教学课件课件制作王晓娟供环境、给排等专业用溶液与胶体第一章1.4胶体溶液1.3渗透压力的意义1.1溶液组成标度的表示方法1.2稀溶液的依数性溶液与胶体第一节溶液组成标度的表示方法物质的量物质的量:用来表示物质数量的多少的一个基本物理量。符号:nB单位:摩尔(mole),符号为mol、mmol或μmol2.在使用物质的量时,基本单元必须同时指明。基本单元可以是分子、原子、离子、电子及其他粒子或这些粒子的特定组合,应该用粒子符号、物质的化学式或它们的特定组合表示。物质的量注意:1.摩尔是物质的量的单位,不是质量的单位。例:计算5.3g无水碳酸钠的物质的量:(1)以Na2CO3为基本单元;(2)以1/2Na2CO3为基本单元。结论:同一系统的物质,基本单元不同时,物质的量就不同。n(Na2CO3)=1063.5=0.05(mol)解(1)m(Na2CO3)=5.3gM(Na2CO3)=106g·mol-1(2)m(Na2CO3)=5.3gM(1/2Na2CO3)=1/2M(Na2CO3)=53g·mol-1n(Na2CO3)=533.5=0.10(mol)2121物质的量浓度(简称浓度)(amount-of-substanceconcentration)LmolBBVnc初始浓度cB平衡浓度[B])B(1)B(cxxcc(2H2SO4)=0.5mol·L-1c(H2SO4)=?1.0mol·L-1[例]已知80%的硫酸溶液的密度为1.74g·mL-1,求该硫酸溶液的物质的量浓度c(H2SO4)和c(1/2H2SO4)解:1000mL硫酸的质量为m=1000mL×1.74g·mL-1×80%=1392gc(H2SO4)=11424220.141981392)()(LmolLmolggVSOHMSOHmc(1/2H2SO4)11424240.281491392)21()21(LmolLmolggVSOHMSOHm结论:同一系统的物质,基本单元不同时,物质的量浓度就不同。质量浓度(ρB)•定义:VmBB单位:g·L-1或mg·L-1Vmd注意1、质量单位可变,体积单位不变3、ρB和cB的关系:cB·MB=ρB2、医学上凡已知相对分(原)子质量,应该用cB,生理盐水:9g·L-1,应该表示为0.154mol·L-1;C6H12O6输液:50g·L-1,应为0.278mol·L-1;例正常人血浆中HCO3-的质量浓度为1.647g·L-1,求其物质的量浓度。解333HCOHCOHCOMc1Lmol0.61647.11Lmol027.0物质的量分数或摩尔分数(xB)定义:nnxBB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:BABBnnnxBAAAnnnxxA+xB=1定义:溶质B的物质的量(nB)除以溶剂的质量(mA)ABBmnb单位:mol·kg-1或mmol·kg-1质量摩尔浓度(bB)质量分数(ωB)定义:mm/BB对于溶液,溶质B和溶剂A的质量分数各为:BABBmmmBAAAmmmωA+ωB=1式中m是溶液的质量(不加下标)体积分数(volumefraction)VVBB表示该溶液是75ml乙醇加水至100ml配制而成。(C2H5OH)=75%【例】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浓度换算关系小结BBMdVncBBBBMBbBABbMx第二节稀溶液的依数性溶液的性质与溶质本性有关的性质第一类第二类与溶质本性无关、只与溶液中单位体积内溶质粒子数有关的性质(亦称溶液的依数性)1.溶液的蒸气压下降2.溶液的沸点升高3.溶液的凝固点降低4.溶液的滲透压力溶液的颜色、导电性、溶解度等1.溶液的蒸气压下降·....................一定温度T下蒸发速度=凝结速度蒸气饱和•一、蒸气压(亦即饱和蒸气压)•蒸气压:与液相处于平衡时的蒸气所具有的压力称为该温度下的饱和蒸气压·..............-10℃0.26-20℃0.10纯水和冰的饱和蒸气压温度水冰150℃476.0KPa100℃101.310℃1.2320℃2.330℃0.6100.610水的沸点冰点纯水、冰的蒸气压与温度的关系示意图AO101.3TbTfP/(kPa)Tf=273.15K)Tb=373.15KT(/K)水的沸点水的凝固点水的蒸气压B冰点冰的蒸气压溶液的蒸气压•溶液的蒸气压:p•纯溶剂的蒸气压:p0溶液的蒸气压<水的蒸气压:p<难挥发溶质的溶液p0①②③溶液的蒸气压下降值:⊿p=p0-p纯溶剂气—液平衡溶液气—液平衡溶剂分子难挥发溶质微粒纯溶剂和溶液的蒸气平衡原理纯溶剂和溶液的蒸气压与温度的关系示意图AOP/(kPa)T/KA,O,纯水的蒸气压溶液的蒸气压拉乌尔定律(LawofRault)在一定温度下,难挥发非电解质的稀溶液的蒸气压p等于纯溶剂的蒸气压p0乘以溶液中溶剂的摩尔分数xAp=p0·xA变换p=p0·xAp=p0(1-xB)⊿p=p0·xBp0-p=p0·xB⊿p=p0·xBxB≈MA·bB⊿p=p0·⊿p=·bBMA·bBK在一定温度下,难挥发非电解质的稀溶液的蒸气压下降(⊿P)与溶质的质量摩尔浓度成正比,而与溶质的本性无关⊿p=K·bB拉乌尔定律(LawofRault)应用公式⊿p=K·bB注意事项•1、式中有关物质的浓度均以在溶液中实际存在的微粒为基本单元进行计算。•2、必须是稀溶液。溶液越稀,公式越准确。•3、溶质必须是难挥发的非电解质。2、溶液的沸点升高与凝固点下降•一、溶液的沸点升高液体的沸点:液体的蒸气压等于外压时的温度正常沸点:当外压为标准大气压即101.3kPa时的沸点溶液的沸点升高AA’101.3Tb0P/(kPa)T/K纯水的蒸气压溶液的蒸气压纯水的沸点Tb0=373.15KTb溶液的沸点⊿Tb=Tb-Tb0⊿Tb=Kb·bB•Kb称为溶剂的质量摩尔沸点升高常数,只与溶剂的本性有关•一定条件下,难挥发性非电解质稀溶液的沸点升高只与溶液的质量摩尔浓度成正比,与溶质的本性无关。沸点上升公式几种溶剂的沸点及质量摩尔沸点升高常数(Kb)溶剂Tb/℃Kb/(K·kg·mol-1)乙酸苯四氯化碳乙醚乙醇水118.180.276.734.778.4100.03.072.535.032.021.220.512二、凝固点下降凝固点:指一定外压下,物质的液相与固相具有相同蒸气压时的温度。注:水的凝固点又称冰点。2、溶液的沸点升高与凝固点下降溶液的凝固点降低⊿Tf=Tf0-TfAA’O’O101.3Tf0TfP/(kPa)T/KBTf﹤Tf0凝固点下降公式⊿Tf=Kf·bB•Kf称为溶剂的质量摩尔凝固点降低常数,只与溶剂的本性有关•一定条件下,难挥发性非电解质稀溶液的凝固点降低只与溶液的质量摩尔浓度成正比,与溶质的本性无关。几种溶剂的凝固点及质量摩尔凝固点降低常数(Kf)溶剂Tf/℃Kf/(K·kg·mol-1)乙酸苯四氯化碳乙醚萘水175.5-22.9-116.280.50.03.95.12321.86.81.86注意•溶液的沸点升高公式⊿Tb=Tb-Tb0①外压一定时,纯水的Tb0是不变的在一大气压下,纯水在沸腾过程温度恒定为373.15K②溶液的Tb是随着沸腾的进行而变化的公式中的Tb是指溶液刚开始沸腾时的温度•溶液的凝固点降低注意⊿Tf=Tf0-Tf①纯水的Tf0是不变的纯水在凝固为冰的过程中温度恒定为273.15K,保持不变②溶液的Tf是随着水凝固为冰的过程的进行而变化的公式中的Tf是指溶液刚开始凝固时的温度水和溶液的冷却曲线温度时间纯水273.15K冰与水共存纯冰溶液溶液与冰共存冰与溶质固体例:10g·L-1蔗糖(C12H22O11)溶液的密度1(g·ml-1)(蔗糖Mr=342).计算该溶液的沸点和凝固点。解:bB=0.030mol.kg-1根据:⊿Tb=Kb·bBKb=0.512K·kg·mol-1⊿Tb==0.015KTb=⊿Tb+Tb0=(0.015+373.15)K=373.165K×0.030K0.512前面已计算解:bB=0.030mol.kg-1根据:⊿Tf=Kf·bBKf=1.86K·kg·mol-1⊿Tf==0.056KTf=Tf0-⊿Tf=(273.15-0.056)K=272.59K1.86×0.030K沸点上升和凝固点下降的应用——测溶质的摩尔质量(分子量)⊿Tf=Kf·bBbB=mB/MBmAnB/mA=MB=Kf·mB⊿Tf·mA=⊿Tf/Kf=bB注意各量单位mA、mB:kgMB:kg/mol⊿Tb=Kb·bBbB=mB/MBmAnB/mA=MB=Kb·mB⊿Tb·mA=⊿Tb/Kb=bB注意各量单位mA、mB:kgMB:kg/mol例:将0.200g葡萄糖溶于10.0g水中,测得此溶液的凝固点为-0.207℃,求葡萄糖的相对分子质量(水的Kf=1.86K·kg·mol-1)MB=Kf·mB⊿Tf·mAMB=1.86×(0.20×10-3)0.207×(10.0×10-3)解:=0.18kg·mol-1=180g·mol-1kg·mol-13、溶液的渗透压力•渗透现象和渗透压力①渗透现象水或低浓度溶液高浓度溶液半透膜------渗透膜两侧单位体积的溶剂分子数不等•渗透平衡:•渗透膜两侧单位时间内透过的溶剂分子数相等渗透持续进行?渗透产生的原因?渗透条件:①具有半透膜②半透膜两边溶液有浓度差。渗透方向:水(或溶剂)分子通过半透膜向高浓度溶液渗透。②渗透压力纯水法码活塞渗透压力(П):为恰好阻止纯溶剂通过半透膜向溶液渗透,需要在溶液上附加的压力,称为该溶液的渗透压力注意①在溶液渗透压力的定义中,半透膜必须是只允许溶剂分子通过的理想半透膜,半透膜的其中一边必须是纯溶剂.②为阻止两种不同浓度的溶液发生渗透现象所施加的压力,是浓溶液与稀溶液的渗透压力之差。溶液的渗透压力与浓度及温度的关系Van,tHoff定律:П=cBRT理想气体方程PV=nRT稀水溶液:cB(mol·L-1)≈bB(mol·kg-1)П=bBRT∴ПV=nBRTП=(nB/V)RTП=bBRTR=8.314J·K-1·mo1-lT:KП:Kpa单位:bB:mol·kg-1(或mol·L-1)稀溶液的渗透压力与溶液的浓度和温度成正比,而与溶质的本性无关例:37℃时,0.1mol·L-1蔗糖的渗透压力是多少?解:П=bBRT×8.314=257.7(kPa)П=0.1×(273+37)渗透压力的应用----求溶质摩尔质量П=cBRTCB=nB/V=mB/MBVMB==mB·RTV·ПП/RT=CB注意单位例:将1.00g血红素配成100ml溶液,在20℃时测得溶液的渗透压力为0.366kPa,求血红素的相对分子质量MB=mB·RTV·П=1.00×8.314×293.15(100×10-3)×0.366解:=6.66×104g/molg/mol应用渗透压力求摩尔质量优点灵敏,特别适用于测大分子摩尔质量不足难获得机械强度高且只许水分子通过的理想半透膜测小分子摩尔质量不够准确小结:稀溶液的通性(稀溶液的依数性)溶液的蒸气压下降溶液的沸点升高溶液的凝固点
本文标题:第1章溶液与胶体
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