溶液和膠體溶液.ppt

第一章 溶液和膠體溶液,溶液組成標(biāo)度的表示方法 稀溶液的依數(shù)性 滲透壓在醫(yī)學(xué)上的意義 膠體溶液,溶液：物質(zhì)以分子、離子、原子等狀態(tài)分散在另一種物質(zhì)中所形成的均勻而穩(wěn)定的體系。,固體溶液：合金 氣體溶液：空氣 液體溶液：鹽水、葡萄糖溶液,第一節(jié) 溶液組成標(biāo)度的表示方法,一、物質(zhì)的量 nB 和物質(zhì)的量濃度 cB 二、質(zhì)量摩爾濃度 bB 和摩爾分?jǐn)?shù) xB 三、其它表示方法 B , B , %,（一）物質(zhì)的量n 表示物質(zhì)數(shù)量多少的物理量; 單位：摩爾mol、毫摩爾mmol、千摩爾kmol; 摩爾是一系統(tǒng)物質(zhì)的量，該系統(tǒng)中所包含的基本單元數(shù)與0.012 kg 12C的原子數(shù)目相等；(Avogadro 常數(shù)6.021023) 基本單位一定要注明。,物質(zhì)的量與物質(zhì)的質(zhì)量 摩爾質(zhì)量M：1摩爾物質(zhì)的質(zhì)量。 單位：g/mol 。 數(shù)值上等于其原子量、分子量或離子式量。 物質(zhì)的量,（二）物質(zhì)的量濃度cB,溶質(zhì)B物質(zhì)的量,溶液體積,單位：摩爾每升molL-1 毫摩爾每升mmolL-1 微摩爾每升molL-1,100ml正常人血液中葡萄糖含量為70100mg%,二、質(zhì)量摩爾濃度和摩爾分?jǐn)?shù) （一）質(zhì)量摩爾濃度bB （二）摩爾分?jǐn)?shù),單位：molkg-1,例題:已知濃鹽酸的密度為1.19gml-1,其中HCl含量約為37%.求每升濃鹽酸中所含有的n(HCl)以及c(HCl).若要配制c(HCl)=0.2molL-1的 HCl溶液1000 ml,應(yīng)量取濃鹽酸多少毫升?,解:,已知:,休息,m(HCl) = (密度)V (含量) =1.19gml-11000ml37% =440g n(HCl)= m(HCl)/M(HCl)= 440/36.5 =12mol c(HCl)=n(HCl)/V(HCl)=12/1 =12molL-1,對(duì)于溶液稀釋的計(jì)算,依據(jù)稀釋前后溶液所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量不變.,若稀釋前后溶液濃度分別為c1、 c2 ,體積分別為V1、 V2 ,所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量分別為n1、n2 ,可得:,休息,c1 V1 = c2 V2,12V1 =0.21000 由此解得: V1 17ml.,例題:要配制c(NaOH)=0.2molL-1的NaOH溶液1000 ml,需稱取NaOH多少克?,解:,mB=nBMB nB = c BV m (NaOH)= c(NaOH) V(NaOH) M(NaOH) =0.2100010-340 8g.,休息,三、其他表示方法 質(zhì)量分?jǐn)?shù) 體積分?jǐn)?shù),（g/g）,(ml/ml),注意: 使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)、體積分?jǐn)?shù)時(shí)，分子、分母的單位要一致。 物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)無(wú)量綱,一般采用數(shù)學(xué)符號(hào)%表述其結(jié)果。,單位體積溶液中所含物質(zhì)B的質(zhì)量.,質(zhì)量濃度一般用B表示.,質(zhì)量濃度:,注意:質(zhì)量濃度有量綱. 若物質(zhì)B的質(zhì)量以g為單位,溶液的體積以 L為單位,則B的單位為gL-1 在物質(zhì)組成測(cè)定中,這兩種表示方法常用于表示組分含量.,休息,例題：,密度為1.65g/ml，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.73的硫酸， 求：m(H2SO4), c(H2SO4), c( H2SO4) ,x (H2SO4),質(zhì)量濃度,在裝有20萬(wàn)單位青霉素結(jié)晶鹽的安瓿中注入2.0毫升注射用水，混勻后吸出0.1毫升置于一瓶中，再向此瓶中注入注射用水，稀釋到2.0毫升，混勻后又吸出0.1毫升，同法再稀釋到5.0毫升，試計(jì)算最后溶液的濃度。,100mL CuSO4溶液中 m( CuSO4 )=100 0.1=10g m(H2O)=100 1.1-10=100g,稱取CuSO4 5H2O 10g，加入密度為1.1g mL-1 質(zhì)量濃度為100 g L-1 的CuSO4溶液100mL中去，求所得溶液的b(CuSO4).已知M(CuSO4 5H2O )=250g mol-1 , M(CuSO4 )=160g mol-1,解：10g CuSO4 5H2O中 m( CuSO4 )=10 160/250=6.4g m(H2O)=10 90/250=3.6g,第二節(jié) 稀溶液的依數(shù)性,一、溶液的蒸氣壓下降 二、溶液的沸點(diǎn)升高與凝固點(diǎn)降低 三、溶液的滲透壓力 四、稀溶液的依數(shù)性,1.2.1溶液的蒸氣壓下降,(一)蒸氣壓,1.2.1溶液的蒸氣壓下降,(一)蒸氣壓,動(dòng)能較高的水分子自水面逸出，擴(kuò)散到水面上部的空間，形成氣相蒸發(fā)(evaporation) 氣相的水分子接觸到水面并被吸引到液相中 凝結(jié)(condensation) 蒸發(fā)速率與凝結(jié)速率相等，氣相和液相達(dá)到平衡： 將與液相處于平衡時(shí)的蒸氣所具有的壓力稱為該溫度下的飽和蒸氣壓，簡(jiǎn)稱蒸氣壓(vapor pressure)，用符號(hào)p表示，單位是Pa(帕)或kPa(千帕)。,1.2.1溶液的蒸氣壓下降,(二)溶液的蒸氣壓下降,溶液的蒸氣壓低于溶劑的蒸氣壓溶液的蒸氣壓下降（vapor pressure lowering）,原因：溶液表面溶劑接觸空氣的面積減小，溶劑分子不易逸出，v蒸減小，v凝v蒸，平衡向凝結(jié)的方向移動(dòng)，達(dá)到新的平衡時(shí)，p下降，故蒸氣壓降低。p=po-p與濃度有關(guān)。,純?nèi)軇?溶液,Raoult定律： 一定溫度下，稀溶液的蒸氣壓等于純?nèi)軇┑恼魵鈮撼艘匀軇┑哪柗謹(jǐn)?shù)。 p = po xA xA= 1- xB p = po- p = po xB 一定溫度下，溶液的蒸氣壓下降p 與溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)成正比。 稀溶液，nA nB ，因而nA + nB nA，則 得 p = po xB po MA bB = Kb B 稀溶液的蒸氣壓下降與溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度bB成正比，而與溶質(zhì)的本性無(wú)關(guān)。,Raoult定律的使用：,1.2.1溶液的蒸氣壓下降,適用于難揮發(fā)性非電解質(zhì) 電解質(zhì)： p= iKbB 對(duì)于NaCl i=2 對(duì)于CaCl2 i=3 適用于稀溶液 K只與溶劑有關(guān)，與溶質(zhì)無(wú)關(guān),1.2.2溶液的沸點(diǎn)升高與凝固點(diǎn)降低,(一)溶液的沸點(diǎn)升高,沸點(diǎn)(boiling point)：液體的蒸氣壓等于外壓時(shí)的溫度。 正常沸點(diǎn)(normal boiling point)：外壓為100kPa時(shí)的沸點(diǎn)。 溶液的沸點(diǎn)升高(boiling point elevation)：溶液的沸點(diǎn)高于純?nèi)軇┑姆悬c(diǎn)。 原因：溶液的蒸氣壓低于純?nèi)軇┑恼魵鈮骸?Kb：溶劑的質(zhì)量摩爾沸點(diǎn)升高常數(shù)，只與溶劑的本性有關(guān)。 難揮發(fā)性的非電解質(zhì)稀溶液的沸點(diǎn)升高只與溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度有關(guān)，而與溶質(zhì)的本性無(wú)關(guān)。,1.2.2溶液的沸點(diǎn)升高與凝固點(diǎn)降低,(二)溶液的凝固點(diǎn)降低,凝固點(diǎn)(freezing point)：物質(zhì)的固相純?nèi)軇┑恼魵鈮号c它的液相蒸氣壓相等時(shí)的溫度 。 溶液的凝固點(diǎn)降低(freezing point depression)：難揮發(fā)性非電解質(zhì)溶液的凝固點(diǎn)總是比純?nèi)軇┠厅c(diǎn)低。 原因：溶液的蒸氣壓低于純?nèi)軇┑恼魵鈮骸?Kf：溶劑的質(zhì)量摩爾凝固點(diǎn)降低常數(shù)，只與溶劑的本性有關(guān)。 難揮發(fā)性的非電解質(zhì)稀溶液的凝固點(diǎn)降低只與溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度有關(guān)，而與溶質(zhì)的本性無(wú)關(guān)。,利用溶液的沸點(diǎn)升高和凝固點(diǎn)降低都可以測(cè)定溶質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量，但通常都用凝固點(diǎn)降低法。 原因： Kf Kb Tb Tf,1.2.2溶液的沸點(diǎn)升高與凝固點(diǎn)降低,實(shí)驗(yàn)測(cè)定溶液的凝固點(diǎn)降低值即可計(jì)算溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量,例題： 將0.638 g尿素溶于250 g水中，測(cè)得此溶液的凝固點(diǎn)降低值為0.079 K，試求尿素的相對(duì)分子質(zhì)量。 解： 水的Kf = 1.86 Kkgmol-1,所以，尿素的相對(duì)分子質(zhì)量為60。,1.2.3溶液的滲透壓力,（一）滲透現(xiàn)象和滲透壓力 擴(kuò)散（diffusion）:物質(zhì)從高濃度區(qū)域向低濃度區(qū)域的自動(dòng)遷移過(guò)程 半透膜(semi-permeable membrane)：只允許溶劑(如水)分子透過(guò)而溶質(zhì)(如蔗糖)分子不能透過(guò)的多孔性薄膜 滲透（osmosis）:溶劑分子透過(guò)半透膜從純?nèi)軇┫蛉芤夯蛳∪芤合驖馊芤旱膬暨w移,產(chǎn)生滲透現(xiàn)象的兩個(gè)必要條件：,1.半透膜的存在,2.膜兩側(cè)單位體積內(nèi)溶劑分子數(shù)不相等 （即滲透濃度ic不同）,滲透方向：溶劑溶液 稀溶液濃溶液,為維持半透膜所隔開(kāi)的溶液與溶劑之間的滲透平衡而需要的超額壓力,滲透壓力,符號(hào)：,單位：Pa或kPa,P= ,P= 滲透平衡,P 正向滲透,P 反向滲透 制凈水、污水治理,1.2.3溶液的滲透壓力,（二）溶液的滲透壓力與濃度及溫度的關(guān)系 V = nRT = cBRT,cB：molL-1,R：8.314kPa mol -1 L K-1,：kPa,注意：,1.適用于稀溶液 c=b,2.對(duì)于電解質(zhì) = icBRT,滲透壓力法測(cè)溶質(zhì)的相對(duì)分子量,P14 1-8,凝固點(diǎn)降低法測(cè)小分子的分子量,滲透壓力法測(cè)大分子的分子量,1.2.4稀溶液的依數(shù)性,稀溶液的依數(shù)性難揮發(fā)性非電解質(zhì)稀溶液的蒸氣壓下降、 沸點(diǎn)升高、凝固點(diǎn)降低和滲透壓力都與溶質(zhì)的bB成正比，即與溶質(zhì)的微粒數(shù)成正比，與溶質(zhì)的本性無(wú)關(guān)。,非電解質(zhì),p= KbB Tb=KbbB Tf=KfbB = RTcB,稀水溶液：bBcB,強(qiáng)(非、弱）電解質(zhì),p= iKbB Tb=iKbbB Tf=iKfbB = iRTcB,例題：在1L水中需加入多少克NaCl才能防止水在-2時(shí)結(jié)冰，加入NaCl后該溶液在25 時(shí)的滲透壓力為多少？,解：,1.3.1滲透濃度 osmolarity,滲透活性物質(zhì)的物質(zhì)的量除以溶液的體積。,符號(hào)：cos,單位：molL-1或mmolL-1,計(jì)算： cos=icB,例1-10,表1-6,1.3 滲透壓力在醫(yī)學(xué)上的意義,1.3.2 等滲、低滲和高滲溶液 isotonic ,hypotonic solution and hypertonic,血漿的滲透濃度：303.7mmolL-1,組織間液的滲透濃度：302.2mmolL-1,細(xì)胞內(nèi)液的滲透濃度：302.2mmolL-1,臨床上規(guī)定：,滲透濃度：280 320 mmolL-1 等滲溶液,滲透濃度： 280 mmolL-1 低滲溶液,滲透濃度： 320 mmolL-1 高滲溶液,9gL-1NaCl cos=29103/58.5=306 mmolL-1,50gL-1葡萄糖 cos=50103/180=278 mmolL-1,12.5gL-1NaHCO3 cos=212.5103/84=298mmolL-1,紅細(xì)胞在不同濃度的NaCl溶液中的形態(tài),(c)在3gL-1NaCl溶液中 脹大破裂溶血,(a)在9gL-1NaCl溶液中 形態(tài)基本不變,(b)在15gL-1NaCl溶液中 皺縮直至栓塞,臨床應(yīng)用：,靜脈注射：等滲溶液，藥水應(yīng)溶入生理鹽水或50gL-1葡萄糖內(nèi),肌肉注射：快扎慢推,例題：臨床上用CaCl22H2O(M=147.0)針劑，其質(zhì)量濃度為100gL-1，該針劑的近似凝固點(diǎn)及在37時(shí)的滲透壓力，該針劑是等滲、低滲還是高滲溶液。細(xì)胞在該溶液中會(huì)出現(xiàn)什么情況？ M(CaCl2)=111.0,1.3.3 晶體滲透壓力和膠體滲透壓力,晶體滲透壓力：小分子物質(zhì)（晶體物質(zhì)）產(chǎn) 生的滲透壓力 =7.5 gL-1 =770kPa 半透膜：細(xì)胞壁,膠體滲透壓力：大分子物質(zhì)（膠體物質(zhì)）產(chǎn) 生的滲透壓力 =70 gL-1 =2.9 4.0kPa 半透膜：毛細(xì)血管壁,晶體滲透壓力作用：,細(xì)胞從細(xì)胞間液吸收水分,大量失水：補(bǔ)充鹽水,1.從組織間液中吸收水份及電解質(zhì),膠體滲透壓力作用：,2.維持血管靜壓,失血過(guò)多：補(bǔ)充血漿或右旋糖酐等代血漿,1.4 膠體溶液,分散系（dispersed system）:一種或數(shù)種物質(zhì)分散在另一種物質(zhì)中所形成的系統(tǒng)。 例如：礦物分散在巖石中生成礦石，水滴分散在空氣中形成云霧，聚苯乙烯分散在水中形成乳膠，溶質(zhì)分散在溶劑中形成溶液等。 分散相（dispersed phase）:被分散的物質(zhì)。 分散介質(zhì)（dispersed medium）:容納分散相的連續(xù)介質(zhì)。,分散系的分類見(jiàn)表1-7,1.4.2 溶膠的性質(zhì) 1.4.2.1 溶膠的光學(xué)性質(zhì),Tyndall現(xiàn)象（Tyndall phenomenon）：于暗室中用一束聚焦強(qiáng)可見(jiàn)光源照射溶膠，在與光束垂直的方向觀察，可見(jiàn)一束光錐通過(guò)。,1.4.2 溶膠的性質(zhì) 1.4.2.2 溶膠的動(dòng)力學(xué)性質(zhì),Brown運(yùn)動(dòng)（Brownian movement）：將一束強(qiáng)光透過(guò)溶膠并在光的垂直方向用超顯微鏡觀察，可以觀測(cè)到溶膠中的膠粒在介質(zhì)中不停地作不規(guī)則的運(yùn)動(dòng)。,原因：某一瞬間膠粒受到來(lái)自周?chē)鞣浇橘|(zhì)分子碰撞的合力未被完全抵消而引起的。膠粒質(zhì)量愈小，溫度愈高，運(yùn)動(dòng)速度愈高，Brown運(yùn)動(dòng)愈劇烈。,擴(kuò)散（diffusion）：當(dāng)溶膠中的膠粒存在濃度差時(shí)，膠粒將從濃度大的區(qū)域向濃度小的區(qū)域遷移。 沉降（sedimentation）：在重力場(chǎng)中，膠粒受重力的作用而要下沉。 沉降平衡（sedimentation equilibrium ）：當(dāng)沉