2第二章溶液的依数性

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基础化学课件-02稀薄溶液的依数性

基础化学课件-02稀薄溶液的依数性

第二节 溶液的沸点升高和凝固点降低
二、溶液的凝固点降低 凝固点是指物质的
固、液两相蒸气压 相等时的温度 。 纯水的凝固点(273 K)又称为冰点, 在此温度水和冰的 蒸气压相等。
第二节 溶液的沸点升高和凝固点降低
二、溶液的凝固点降低 曲线(3)是溶液的理
想冷却曲线 曲线(4)是实验曲线。
一、渗透现象和渗透压力
1. 溶剂分子通过半透膜进入 到溶液中的过程, 称为渗 透。
用半透膜将溶液与水分 开, 可以看到蔗糖溶液面 上升。
半透膜:只允许水分子自由通过而不允许溶质分子或离子通过 的膜状物质如:细胞膜、肠衣、牛皮纸
渗透:水分子通过半透膜进入 到溶液中的现象
第三节 溶液的渗透压力
一、渗透现象和渗透压力 2. 渗透原因:溶剂分子能
p / kPa
0.610 6 0.871 9 1.227 9 2.338 5 4.242 3 7.375 4 12.333 6
T/ K
333 343 353 363 373 423
p / kPa
19.918 3 35.157 4 47.342 6 70.100 1 101.324 7 476.026 2
R — 常数 8.314 J·K-1·mol-1
(55.49 0.02000)mol
p = p0xA = 2.338 kPa×0.996 4 = 2.330 kPa
第二节 溶液的沸点升高和凝固点降低
一、溶液的沸点升高 1. 液体的沸点
液体的沸点是液体 的蒸汽压等于外界 气压时的温度。
液体的正常沸点 是 指外压为101.3kPa 时的沸点。
第一节 溶液的蒸气压下降
一. ① ② ③ ④
液体的蒸气压 p与液体的本性有关 温度升高,p增大 固体物质的蒸气压一般很小 易挥发性物质的 p大,难挥 发性物质的 p 小。

稀溶液依数性

稀溶液依数性
固液两相平衡共存的状态。
p冰<p水


pº (kPa)
p
0.6105 △p
A B
纯水A' B'溶液
C
△Tf
Tf Tf*(273K)
373K
T
溶剂的凝固点下降示意图
溶液的凝固点Tf总是低于纯溶剂的凝固点Tfo 。
同理,根据拉乌尔定律,可得 △Tf = Kf b(B) = Tf* - Tf
原因:溶液的蒸气压下降。
纯水
糖水
纯水
h 糖水
渗透作用产生的条件: ①半透膜存在; ②膜两侧溶液的浓度不相等。
实质为半透膜两侧 溶液可自由扩散的
粒子数的不同
渗透现象在动植物的生命过程中有着重要的作用, 例 1、医学上输液必需输等渗溶液。
2、动物体内水份的输送。 3、植物从土壤中吸收水份和营养。 4、求算溶质的分子量。
输入高渗溶液
粒子:溶液中实际存在的分子、离子等。
2.1溶液的蒸气压下降
蒸发
H2O(l)
H2O(g)
凝聚
气液两相平衡
初始: v蒸发 > v凝聚 平衡: v蒸发 = v凝聚 饱和蒸汽压:
达到平衡时液体上方的
蒸汽所具有的压力。
纯水的蒸气压示意图
纯溶剂中加入难挥发非电解质后:
正常

纯溶剂
溶液
在纯溶剂中加入难挥发的非电解质以后,达相 平衡时,p溶液 总是小于同 温度下的 p纯溶剂 ,即溶 液的蒸气压下降。
H2O
298
3.17
H2O
293
2.33
C6H6
299
13.3
0.018 0.018 0.078
0.057 0.042 1.04

第二章 稀溶液的依数性

第二章 稀溶液的依数性

17.1g nB 0.0500 mol 1 342g mol
100g nA 5.66mol 1 18.0g mol
5.56mol xA 0.991 5.56mol 0.0500 mol
p p xA 2.34k Pa 0.991
0
2.32k Pa
二、溶液的蒸气压下降
四、渗透压在医学上的意义
衡量溶液渗透压的大小:
Π~c Π ~ ic
(一) 渗透浓度:
渗透活性物质(溶质粒子包括分子、离子)的总浓度, 符号为c os,单位为mol· L-1 或mmol· L-1 。 非电解质溶液: c os=
二、Van’t Hoff 定律*
解: 首先计算该溶液的浓度:
cRT
1.33 4 1 c 5.37 10 mol L RT 8.31 298 Hb的摩尔质量:


35.0 4 1 M 6.52 10 g mol 4 5.37 10
二、Van’t Hoff 定律*
渗透(现象): 溶剂分子透过半透膜从纯溶剂进入溶液中的过程。 渗透现象产生的条件: (1)半透膜的存在 (2)半透膜两侧单位体积内溶剂的个数不等 稀 浓
非电解质溶液 :稀溶液和浓溶液之间也会产生渗透现象
一、渗透现象和渗透压
渗透方向:
溶剂净转移的方向
( 1 )溶剂分子总是从纯溶剂通过半透膜向溶 液渗透;(2)从浓度小的溶液向浓度大的溶液(非 电解质溶液)渗透 溶剂分子从单位体积内溶剂分子数目多的一侧 向溶剂分子数目少的一侧运动。
二、溶液的蒸气压下降
显然:溶液中难挥发的溶质浓度越大,Δ p下降越多
二、溶液的蒸气压下降
Raoult*(拉乌尔)定律:p = p0· xA xA为溶剂的摩尔分数。 在温度一定下,难挥发性非电解质稀溶液的蒸气压 等于纯溶剂的蒸气压与溶剂摩尔分数的乘积。 由于xA<1,所以p<p0 xA+xB=1 xB为溶质的摩尔分数。 xA = 1- xB p= p0(1- xB) △p= p0-p = p0xB 适用条件:1难挥发性2非电解质的3稀薄溶液*。

第二章稀薄溶液的依数性

第二章稀薄溶液的依数性

二、溶液的 渗透压力与浓度、温度的关系 定义:为维持只允许溶剂通过的膜所 隔开的溶液与溶剂之间的渗透平衡而 需要的额外压力。 符号:∏
渗 透 压 力
单位: Pa(帕)或 kPa(千帕)
van’t Hoff 渗透压力方程式: ∏ = cB R T
注意: ∏的单位!

cB
R
T
Pa
kPa
mol· m-3
H2O(l)
凝聚(condensation)
H2O (g)
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。
蒸气压的符号:p;
单位:Pa(帕)或 kPa
易挥发性物质:相同温度下蒸气压大的物 质; 难挥发物质:相同温度下蒸气压小的物质。
蒸气压的特点: *与液体的本性有关;
*随温度的升高而增大;
(一)液体的沸点
定义:液体的蒸气压等于外界压力时的温 度。 正常沸点:在外压为101.325kPa下的液体 沸点称为正常沸点。 (二)溶液的沸点升高 定义:难挥发非电解质稀溶液的沸点高于纯 溶剂的沸点,这一现象称为溶液的沸点升高。
原因:溶 的蒸气 压低于纯 溶剂的蒸 气压。

纯溶剂 固态 纯溶剂
*固体的蒸发称为升华,多数固体的蒸 气压较小且也随温度升高而增大。
二、溶液的蒸气压下降——Raoult定律
实验结果:含有难挥发性溶质溶液的蒸气
压总是低于同温度纯溶剂的蒸气压。
原因:*动力学
*平衡移动原理
Raoult定律: p = p0 xA 因为xA = 1 - xB,则有: (1)
△ p = p 0 - p = p0 x B
血浆中的大分子物质形成的渗透压力。
由于间隔血液与组织液的毛细血管壁除了水分 子能通过外,各种盐类的离子也能通过,只有蛋白 质等胶体物质的大分子或大离子不能通过,所以胶

第2章 稀溶液的依数性--渗透压与浓度温度的关系

第2章 稀溶液的依数性--渗透压与浓度温度的关系

事实上,常用凝固点降低法和渗透压法来测定,
因为这两种依数性改变最显著。
ppt编号2-4-2-7
● 若采用凝固点降低法,则 K f mB mB ΔTf K f bB K f 所以, M B ΔTf mA M B mA ● 若采用渗透压法,则 mB bB RT RT M B mA
NaCl为AB型电解质,i =2 ΔTf(NaCl) = KfbB = Kf×i×bB = 2×0.100 mol· kg-1×1.86 K· kg· mol –1 = 0.372 K Tf(NaCl) = - 0.372 ℃ 。 (2)溶液的渗透压
π = i bBRT = 2×0.100 ×8.314×297
对于电解质稀溶液, 如AB型电解质,i 趋近于2。 (如KCl) AB2或A2B型电解质, i 趋近于3。 (如MgCl2)
Δp 稀溶液的蒸气压下降:
ppt编号2-4-2-10
例题2-7:
计算298K时,0.100mol· kg-1的NaCl溶液的凝 固点和渗透压。 解: (1)溶液的凝固点
ppt编号2-4-2-1
2-4-2 渗透压与浓度及温度的关系
1877年德国植物学家弗菲尔(W. Pfeffer) 根据其实验数据发现两条规律:
(1)温度一定时,稀溶液的渗透压与 溶液的浓度成正比 T 一定时,
c
(2)浓度一定时,稀溶液的渗透压 与热力学温度成正比 C 一定时,
T
W. Pfeffer 1845~1920
Π bB RT
即:在一定温度下,稀溶液的渗透压与 溶液的质量摩尔浓度成正比,与溶质的 本性无关。
ppt编号2-4-2-5
例题2-5:
将2.00g蔗糖(C12H22O11)溶于水,配成50.0mL 溶液,求溶液在37℃时的渗透压。

第2章 稀溶液的依数性-2016

第2章   稀溶液的依数性-2016
摩尔(mole):一系统物质的量,该系统中所 包含的基本单元数与0.012kg碳12的原子数目 相等。 阿伏加德罗常数(Avogadro constant):
L= (6.022 136 7±0.000 003 6)×10 23mol -1
——1986年修订
两个含义: 摩尔不是质量的单位; 基本单元要指明,可以是原子、分子、 离子以及其他粒子或这些粒子的特定组 合体。
物质B的物质的量可根据质量和摩尔质量求算:
nB = m B / M B
三、物质的量浓度(简称:浓度 ) (amount-of-substance concentration)
★定义:溶质的物质的量除以溶液的体积。
cB nB V
★符号:c(B) 或cB ★单位:mol·m-3。 常用mol·dm-3,mol·L-1、mmol·L-1 及 μ mol·L-1。
应用:
2. 抗凝剂:汽车冷却水中加入甘油或者乙二醇
3. 化合物纯度检验:存在杂质时,凝固点下降,
ΔTf ↗, 杂质↗,纯度↘
4.测定细胞汁液和土壤溶液的物质的组成量度
5.植物利用依数性进行自身调节对抗外界环境
如冬天,细胞中可溶物大量溶解,Tf下降; 夏天,蒸气压下降,减少水分散失。
判断对错
将相同质量的葡萄糖和尿素分别溶解
第二章 稀溶液的依数性
Colligative Properties of Diluted Solution
主要内容
分散系统与混合物的组成标度 稀溶液的依数性
溶液的蒸汽压下降 溶液的沸点升高 凝固点降低 溶液的渗透压力
第一节 分散系统与混合物的组成标度
分散系按分散相粒子的大小分类
粒子直径 <1nm 类型 分子分散系(溶液)

二依数性-沸点、凝固点、渗透压

二依数性-沸点、凝固点、渗透压
8
(二273)K时溶溶液液的的蒸凝汽固压小点于降冰的低蒸汽压则冰融化(冰、水相互转化的
条件:向蒸汽压小的一方变化),欲使冰与溶液共存必须降低体系的温 度直至冰与溶液蒸汽压相等,此时对应的温度即为溶液的凝固点Tf。
p (kPa)
A :冰-水共存 B :冰-溶液共存

0.61
A
溶液 冰
B ⊿Tf
Tf 273
Π
溶剂的净转移
纯溶剂
溶液
纯溶剂
溶液
纯溶剂
溶液
半透膜
(a)
半透膜
(b)
半透膜
(c)
渗透压力:在一定的温度下,将纯溶剂与
溶液以半透膜隔开,恰能阻止渗透发生所
需施加的外压力,称为该溶液的渗透压力。
用符号π表示。
21
如果用半透膜把稀溶液和浓溶液隔开,为了阻 止渗透现象发生,必须在浓溶液液面施加压力, 但是此压力并不代表任一溶液的渗透压,它仅 仅是溶液渗透压的差值。
即此种溶液的凝固点为 0.98 ℃
16
三.电解质稀薄溶液的依数性行为
Δp = i K bB ΔTb = i Kbb B ΔTf = i Kfb B • 如AB型电解质,i趋近于2。 (如KCl) • AB2或A2B型电解质, i趋近于3。 (如MgCl2)
表2-4
第三节 溶液的渗透压力
特点:溶质、溶剂同时进行,无方向性
溶液的凝固点是溶液与其固态纯溶剂具有相同蒸汽压而能 平衡共存的温度。
也是溶液蒸气压下降的直接结果
7
在一定压力下,当液体的温度已低于该压力下 液体的凝固点,而液体仍不凝固的现象叫液体 的过冷现象(supercooled phenomena of liquid)。 此时的液体称为过冷液体(supercooled liquid), 这是一种热力学上的不稳定状态,在通过外界 摩擦等作用下会迅速凝固,并使温度回升。

第二章 稀溶液的依数性

第二章  稀溶液的依数性

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, 否则可能导致机体内水 分调节失常及细胞的变 形和破坏。
常用补液:50 g/L葡萄 糖或9 g/LNaCl;或0.28 mol/L葡萄糖或0.15 mol/LNaCl
例 计算补液用50.0 g·L-1葡萄糖溶液和9.00 g·L-1 NaCl 溶液(生理盐水)的渗透浓度。
溶液的性质有两类: 一类:由溶质的本性决定,如:密度,颜色,
导电性,酸碱性。 另一类:由溶质粒子数目的多少决定。如:溶
液的蒸气压下降,沸点升高,凝固点降低,溶 液的渗透压,该性质称为依数性。
第一节 溶液的蒸气压下降
一、蒸气压
液相单位时间内蒸发出的气体 分子数和由气相返回到液相内的 分子数相等,气液两相处于平衡 状态时的气相所具有的压力叫该 溶液的蒸汽压。
三、难挥发性强电解质稀溶液的依数性
(1)强电解质稀溶液的依数性比理论计算值大
原因:强电解质在水溶液中自发地电离成带电 荷的粒子,使其含有的粒子数比同浓度非电解 质多。
(2)计算强电解质稀溶液的依数性时,必须引入 一个校正因子。
ΔTb = i Kb bB ΔTf = i Kf bB Π = i cBRT ≈ i bB RT
p = p0 xA 溶剂的物质的量分数
溶液的蒸气压
纯溶剂的蒸气压
对于只含一种溶质的稀溶液:
质量摩尔浓度
Δp = p0 - p ≈
p
0
MA 1000
bB
=K bB
推导过程Δp ≈ K bB

xA+ xB =1
p= p0 xA = p0(1- xB)= p0 – p0 xB

p0- p = p0 xB
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与人体血浆溶液等渗
ibB cos 0.305mol kg 1 Tf Kf ibB 1.86K kg mol1 0.305mol kg 1 0.567K, Tf 0.567o C
41
例 9.00g · -1 NaCI溶液(生理盐水)的渗透浓度(以 L
36
等渗、高渗和低渗溶液
等渗溶液:渗透压相等的两种溶液。
高渗溶液:渗透压不等的两种溶液,则渗透压 力高的称为高渗溶液。 低渗溶液:渗透压低的称为低渗溶液。
37
医学上以血浆渗透压作为标准规定在280~320mmol· -1 L
的溶液为等渗溶液。高于此范围者为高渗溶液。反之,为 低渗溶液。
等渗溶液
低渗溶液
NaCl的摩尔质量为58.5g· -1,NaCl溶液中渗 mol 透活性物质为Na+和Cl-,因此NaCl的渗透浓度为
压等于纯溶剂的饱和蒸汽压与溶液中溶剂的物质的量
分数(摩尔分数)的乘积。用公式表示为:
P = P* xA
式中, P 为溶液的蒸汽压, P*为纯溶剂的蒸汽压, xA 为溶液中
溶剂的物质的量分数。
13
对于只有一种溶质的稀溶液,设xB为溶质的物
质的量分数,则 xA +xB =1,式可写作
P = P*(1- xB )= P* - P*xB P* - P = P* xB
因此可以用渗透活性物质的量浓度(渗透浓度)来衡 量溶液的渗透压大小。
35
渗透浓度(osmolarity):
所谓渗透浓度就是渗透活性物质的物质的量除以溶液的体积。
符号:cos 单位:mol· -1或mmol· -1 L L
渗透活性物质: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。 如:Na+、Ca2+、CO32-、葡萄糖分子、尿素分子、蛋白质分子等
8
固体也具有一定的蒸汽压
不同温度下冰的蒸汽压
T/K 248 253 258 263 p/kPa 0.063 5 0.103 5 0.165 3 0.260 0 T/K 268 272 273 p/kPa 0.401 3 0.562 6 0.610 6
9
二、溶液的蒸汽压下降——Raoult定律
实验表明在相同的温度下,水的蒸汽压大于葡萄 糖溶液的蒸汽压。
40
治疗脱水、电解质失调与中毒静脉滴注的林格氏(Ringer)液的
处方是:在1.00L注射用水中溶有8.50g NaCl,0.30gKCl,0.33g
CaCl22H2O。林格氏液的渗透浓度是多少?101.3kpa下凝固点为 多少?它与人体血浆溶液等渗吗?
8.5g 0.30g 0.33g c ic (2 2 3 ) /1L os 58.5g mol1 74.5g mol1 147 g mol1 0.305mol L1
第二章 稀溶液的依数性
1
溶液的性质
溶液是由一种以上物质组成的分散系统。 由溶质的本性决定,如颜色、相 溶液的性质 对密度、粘度等; 溶质微粒数与溶剂微粒数的比值
2
稀溶液的依数性。
在一定的温度和压力下,将某一难挥发性非电解质溶 于溶剂中组成稀溶液时,相对纯溶剂而言,就会产生稀溶 液的蒸气压降低、凝固点降低、沸点升高、渗透压等现象。 它们数值的大小,只与溶液中所含溶质粒子的浓度有关,
在一定温度下,当液相蒸 发的速率与气相凝结的速率相 等时,液相和气相达到平衡, 此时,蒸汽所具有的压力称为 该温度下的饱和蒸汽压,简称
蒸汽压。
符号:p 单位:帕斯卡(Pa 或 kPa )
6
蒸汽压与液体的本性有关
p0101.3kPa
p/kPa
乙醚 34.6 oC
乙醇 78.5 oC
水 100 oC
0
K· · -1) kg mol
解:
K f mB MB m A Tf
M (CON 2 H 4 )
1.86K kg mol 1 0.638g 0.060kg mol 1 250g 0.079K 60g mol 1
26
第三节
溶液的渗透压
一、渗透现象和渗透压
二、溶液的渗透压与浓度及温度的关系
而与溶质本身的性质无关,所以称它们为稀溶液的依数性。
3
第一节
溶液的蒸汽压下降
一、蒸汽压 二、溶液的蒸汽压下降
——Raoult定律
4
一、蒸汽压(vapor pressure)
1.蒸发(evaporation)
液相 → 气相
2.凝结(condensation)
气相 → 液相
5
3.饱和蒸汽压(简称蒸汽压) (vapor pressure)
29

透(osmosis)
溶剂(水) 分子通过半透膜,由纯
溶剂进入溶液(或从稀溶液向浓溶液)的
自发过程称为渗透。
渗透的目标:缩小溶液的浓度差。
渗透平衡:单位时间内溶剂分子进出半透膜 数目相等的状态。
30
渗透压(osmotic pressure):
将纯溶剂与溶液以半透膜隔开时,为维持渗透平 衡所需加给溶液的额外压力。
解: △Tb=0.234K 根据:△Tb= Kb bB
bB =0.1mol/kg
Tf 0.234 Kb 2.34 K kg mol 1 bB 0.1
1000 2.830 M B 2.34 256 g / mol 0.41 63.00
22
二、溶液的凝固点降低
溶剂的净转移
Π
纯溶剂 半透膜
(a)
溶液
纯溶剂 半透膜
(b)
溶液
纯溶剂 半透
31
反向渗透:在溶液一侧若是施加的外压大于渗透压力,
则溶液中会有更多的溶剂分子通过半透膜进入溶剂一侧,这 种使渗透作用逆向进行的过程称为反向渗透。
反渗透纯水制备装置图
反渗透
32
二、溶液的渗透压与浓度及温度的关系
x(H 2O) 100.0g 5.549mol 18.02g mol 1 0.9964 100.0g 6.840g (5.549 0.02000)mol 18.02g mol 1 342.0g mol 1
蔗糖溶液的蒸汽压为 p = p* xA = 2.338kPa×0.9964 = 2.330(kPa)
实验证明: 当T 一定时Π∝ c ,当c 一定时Π∝ T 渗透压力与溶液的浓度、绝对温度的关系:
ΠV = nB RT
Π = cB RT
式中:Π为溶液的渗透压力,V为溶液的体积, nB为该体积中所含溶质的物质的量, T为绝对温度,cB为溶液的物质的量浓度, R为气体常数。
33
对于非电解质稀溶液,其物质的量浓度近似地与质量 摩尔浓度相等,即:
计算医院补液用的50.0g· -1葡萄糖溶液和 L
mmol· -1表示)。 L
解:
葡萄糖(C6H12O6)的摩尔质量为180g· -1 , mol
50.0g L1 1000mmol cos 278(mmol L1) 180g mol 1 1mol
50g· -1 C6H12O6溶液的渗透浓度为 L
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。
19
(二)溶液的沸点升高
溶液的沸点升高(△Tb) =溶液的沸点(Tb) -纯溶剂的沸点(Tb0 )
即:
Tb Tb T k p
0 b '
k k bB kb bB
'
式中, Kb为溶剂的沸点升高常数,它只与溶剂的本性有关
0 f1 '
nB mB / M B bB mA mA
Kf为溶剂的质量摩尔凝固点下降常数,单位是K · · -1 kg mol
K f mB MB m A Tf
25

将0.638g尿素溶于250g水中,测得此溶液的凝固点降低值
为0.079K,试求尿素的相对分子质量。(水的Kf=1.86
20
测定物质的相对分子质量分子量
TB K bbB
nB mB / M B bB mA mA
mB M B Kb mA Tb
21
二硫化碳(CS2)的沸点是46.13C,将S溶入其中形成
0.1mol/kg溶液时,沸点上升0.234C,求沸点上升常数Kb;若 将2.830g硫溶解在63.00g CS2中时,沸点上升0.41C,求硫的 相对分子质量。
液态纯物质的凝固点是指 在一定的外压下(101.3kPa), 该物质的液相和固相的蒸气压
相等时,即固-液两相平衡共
存时的温度。
23

p/kPa
纯溶剂
稀溶液
P0水=0.6105kPa
p0 p1
纯溶剂 (固态)
Tf1 Tf0 T/oC
24
△T f
溶液的凝固点降低
即:
T f T f 0 T k p K f bB
7.8 10 2 kPa
故人体血液在体温37oC时的渗透压力为7.8×102 kPa
39
难挥难挥发性电解质稀溶液的依数性
P i K bB Tb i Kb bB
T f i K f bB
渗透 RT i cB RT i bB
AnBm电解质而言,i = n+m
高渗溶液
38

测得人体血液的凝固点降低值Tf = 0.56oC ,求 在体温37 oC时的渗透压力。
解:
T f K f b B b B
T f Kf RT
T f Kf
Π b B RT

0.56K 1kPa 8.314J K 1 mol 1 (273 37)K 1.86K kg mol 1 1J
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