南醫(yī)大無機(jī)化學(xué)05溶液

1、Chap.5 溶液溶液solution分散系分散系(disperse system)1、定義：一種或幾種物質(zhì)分散在另一種介質(zhì)中形、定義：一種或幾種物質(zhì)分散在另一種介質(zhì)中形成的混合物體系。成的混合物體系。 分散相：被分散的物質(zhì)。分散相：被分散的物質(zhì)。 分散介質(zhì)：容納分散相的物質(zhì)。分散介質(zhì)：容納分散相的物質(zhì)。2、分類、分類低分子分散系（低分子分散系（ 10-7 ）：泥漿）：泥漿溶液、溶質(zhì)、溶劑溶液、溶質(zhì)、溶劑溶液溶液(solution)：一種物質(zhì)以分子、原子或離子狀態(tài)：一種物質(zhì)以分子、原子或離子狀態(tài)分散于另一種物質(zhì)中形成的均勻、穩(wěn)定的分散系。分散于另一種物質(zhì)中形成的均勻、穩(wěn)定的分散系。氣態(tài)、液態(tài)、

2、固態(tài)溶液氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)溶液電解質(zhì)溶液、非電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液、非電解質(zhì)溶液溶劑溶劑(solvent)：溶液中的分散介質(zhì)。通常是液體。：溶液中的分散介質(zhì)。通常是液體。溶質(zhì)溶質(zhì)(solute):溶液中的分散相。液態(tài)溶液中的固體、溶液中的分散相。液態(tài)溶液中的固體、氣體組分；或液氣體組分；或液-液溶液中含量少的液體。液溶液中含量少的液體。溶解溶解(dissolve)溶解過程：溶質(zhì)與溶劑形成均相體系的過程。溶解過程：溶質(zhì)與溶劑形成均相體系的過程。 溶質(zhì)的擴(kuò)散溶質(zhì)的擴(kuò)散(物理過程，吸熱物理過程，吸熱) 溶質(zhì)分子或離子的溶劑化溶質(zhì)分子或離子的溶劑化(化學(xué)過程，放熱化學(xué)過程，放熱) 伴隨能量、體積、顏色的變

3、化伴隨能量、體積、顏色的變化飽和溶液：已溶解和未溶解溶質(zhì)穩(wěn)定共存飽和溶液：已溶解和未溶解溶質(zhì)穩(wěn)定共存溶解度：單位體積飽和溶液中所含溶質(zhì)的量溶解度：單位體積飽和溶液中所含溶質(zhì)的量相似相溶：結(jié)構(gòu)（性質(zhì)）相似，彼此容易溶解相似相溶：結(jié)構(gòu)（性質(zhì)）相似，彼此容易溶解l國際單位制國際單位制(Standard International Unit ,簡稱簡稱SI)： 以米、千克、秒（以米、千克、秒（m m、kgkg、s s）公制為基公制為基礎(chǔ)，逐步加上其它單位，如能量單位焦耳礎(chǔ)，逐步加上其它單位，如能量單位焦耳（J J）、）、壓力單位帕（壓力單位帕（PaPa），制定了國際單，制定了國際單位制。位制。 在我國

4、及世界各國以在我國及世界各國以SISI制為基礎(chǔ)，制定制為基礎(chǔ)，制定本國的計(jì)量法。本國的計(jì)量法。國際單位制國際單位制法定基本計(jì)量單位法定基本計(jì)量單位量的名稱量的名稱單位名稱單位名稱單位符號(hào)單位符號(hào)長度長度米米m質(zhì)量質(zhì)量千克（公斤）千克（公斤）kg時(shí)間時(shí)間秒秒s電流電流安培安培A熱力學(xué)溫度熱力學(xué)溫度開爾文開爾文K物質(zhì)的量物質(zhì)的量摩爾摩爾mol發(fā)光強(qiáng)度發(fā)光強(qiáng)度坎德拉坎德拉cdvSISI導(dǎo)出單位導(dǎo)出單位 見附錄表見附錄表2 2vSISI詞頭詞頭 常用常用: :p (皮皮) 10-12 ； n (納納) 10-9 m m (微微) 10-6 ； m (毫毫) 10-3 k (千千) 103 ； M (兆

5、兆) 106 例：例： 1納米納米1nm10-9m 1毫升毫升1mL10-3L法定基本計(jì)量單位法定基本計(jì)量單位一、物質(zhì)的量和物質(zhì)量濃度一、物質(zhì)的量和物質(zhì)量濃度v物質(zhì)的量是用來表示指定的微觀粒子（如物質(zhì)的量是用來表示指定的微觀粒子（如分子、原子、離子、電子等）或其特定組分子、原子、離子、電子等）或其特定組合的物理量，國際單位制名稱為摩爾合的物理量，國際單位制名稱為摩爾(mol),符號(hào)為符號(hào)為n。v國際計(jì)量委員會(huì)提出的摩爾定義為：摩爾國際計(jì)量委員會(huì)提出的摩爾定義為：摩爾是一系統(tǒng)的物質(zhì)的量，該系統(tǒng)中所含的基是一系統(tǒng)的物質(zhì)的量，該系統(tǒng)中所含的基本單元與本單元與0.012kg 12C的原子數(shù)目相等。的原

6、子數(shù)目相等。5.1 5.1 溶液溶液基本單元基本單元(Fundamental unit)(Fundamental unit)v基本單元是計(jì)量的基本研究對(duì)象基本單元是計(jì)量的基本研究對(duì)象。一般是原子、。一般是原子、分子或離子等粒子，也可是它們的組合。分子或離子等粒子，也可是它們的組合。v實(shí)驗(yàn)測定，實(shí)驗(yàn)測定，0.012kg 12C所含原子數(shù)目為所含原子數(shù)目為6.0221023 個(gè)，稱為阿佛加德羅常數(shù)個(gè)，稱為阿佛加德羅常數(shù)NA。v1mol H+ ，表示有，表示有NA個(gè)個(gè)H+離子；離子；v1mol （H2 +1/2 O2），表示有），表示有NA個(gè)個(gè)H2分子和分子和1/2 NA個(gè)個(gè)O2分子的組合分子的組合

7、。（一）質(zhì)量分?jǐn)?shù)（一）質(zhì)量分?jǐn)?shù) Bm溶質(zhì)溶質(zhì)/m溶液溶液 (無量綱無量綱)（二）摩爾分?jǐn)?shù)（二）摩爾分?jǐn)?shù) xBn溶質(zhì)溶質(zhì)/n總總 (無量綱無量綱)（三）物質(zhì)的量濃度（三）物質(zhì)的量濃度 cBn溶質(zhì)溶質(zhì)/V溶液溶液 (molL-1) SI單位為單位為molm-3 *應(yīng)盡量采用物質(zhì)的量濃度。注意基本單元。應(yīng)盡量采用物質(zhì)的量濃度。注意基本單元。一、物質(zhì)的量和物質(zhì)量濃度一、物質(zhì)的量和物質(zhì)量濃度5.1 5.1 溶液溶液（四）質(zhì)量摩爾濃度（四）質(zhì)量摩爾濃度 bBn溶質(zhì)溶質(zhì)/m溶劑溶劑 (molkg-1)（五）質(zhì)量濃度（五）質(zhì)量濃度 Bm溶質(zhì)溶質(zhì)/V溶液溶液 (gL-1) *用于混合物溶液或分子量難以確定的溶液

8、用于混合物溶液或分子量難以確定的溶液 一、物質(zhì)的量和物質(zhì)量濃度一、物質(zhì)的量和物質(zhì)量濃度5.1 5.1 溶液溶液其它幾種濃度表示方法其它幾種濃度表示方法1、 固體溶質(zhì)固體溶質(zhì)1g（或液體溶質(zhì)（或液體溶質(zhì)1ml）配成）配成Xml溶液。溶液。2、例例1：濃硫酸溶液的濃度：濃硫酸溶液的濃度解：在解：在1L該溶液中，該溶液中， m(溶液溶液)1.8410001840(g) m(H2SO4)18400.981803.2(g) n(H2SO4)1803.29818.4(mol) m(H2O)1840 0.02 36.8(g) n(H2O)36.8182.04(mol)v濃硫酸中，濃硫酸中，H2SO4質(zhì)量分?jǐn)?shù)

9、為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.98，溶液密度為，溶液密度為 1.84，計(jì)算該溶液的，計(jì)算該溶液的 x(H2SO4) 和和 c(H2SO4)。x(H2SO4) =n(H2SO4) n(H2SO4) n(H2O) = 18.4(18.42.04) = 0.90c(H2SO4) =n(H2SO4)V(溶液溶液) = 18.41.00 = 18.4(mol/L)例例1：濃硫酸溶液的濃度：濃硫酸溶液的濃度例例2：生理鹽水的濃度：生理鹽水的濃度v臨床用生理鹽水是質(zhì)量濃度為臨床用生理鹽水是質(zhì)量濃度為9.0g/L的的NaCl水溶水溶液。試計(jì)算該溶液的物質(zhì)的量濃度液。試計(jì)算該溶液的物質(zhì)的量濃度 。解：在解：在1L該該溶液中

10、，溶液中，m(NaCl)9.0(g)n(NaCl)9.058.50.154(mol) c(NaCl)0.1541.00 0.154(mol/L)1、臨床上需用、臨床上需用1/6 mol/L乳酸鈉乳酸鈉(NaC3H5O3)溶液溶液240 ml，如用，如用112 g/L乳酸鈉針劑乳酸鈉針劑（20ml/支）配制，需要此針劑多少支？支）配制，需要此針劑多少支？2、某病人一天輸入生理鹽水、某病人一天輸入生理鹽水1500 ml，問有，問有多少克多少克Na+ 進(jìn)入體內(nèi)？進(jìn)入體內(nèi)？5.2 5.2 稀溶液的依數(shù)性稀溶液的依數(shù)性 一般溶液性質(zhì)，與溶質(zhì)的本性有關(guān)，也一般溶液性質(zhì)，與溶質(zhì)的本性有關(guān)，也與濃度有關(guān)。與濃

11、度有關(guān)。但稀溶液的某些性質(zhì)，與溶質(zhì)本性無關(guān)，但稀溶液的某些性質(zhì)，與溶質(zhì)本性無關(guān)，只決定于溶液濃度。如蒸氣壓、沸點(diǎn)、凝只決定于溶液濃度。如蒸氣壓、沸點(diǎn)、凝固點(diǎn)、滲透壓的變化。固點(diǎn)、滲透壓的變化。稀溶液的依數(shù)性稀溶液的依數(shù)性(colligative properties of dilute solutions)。 一、蒸氣壓下降一、蒸氣壓下降蒸蒸 發(fā)發(fā)凝凝 聚聚 液體液體 氣體氣體蒸發(fā)蒸發(fā)凝聚凝聚（一）純?nèi)軇┑恼魵鈮海ㄒ唬┘內(nèi)軇┑恼魵鈮阂欢囟认?，密閉容器中，溶劑蒸發(fā)速率一定溫度下，密閉容器中，溶劑蒸發(fā)速率蒸氣凝結(jié)速率時(shí)，蒸氣具有的分壓稱該蒸氣凝結(jié)速率時(shí)，蒸氣具有的分壓稱該溫度下該溶劑的溫度下該溶

12、劑的飽和蒸氣壓飽和蒸氣壓，簡稱蒸氣壓，簡稱蒸氣壓(Vapor pressure)。用。用p表示。表示。蒸氣壓與物質(zhì)本性和溫度有關(guān)。溫度影響蒸氣壓與物質(zhì)本性和溫度有關(guān)。溫度影響顯著。顯著。固體也有蒸氣壓（?。?，易升華的物質(zhì)蒸固體也有蒸氣壓（?。咨A的物質(zhì)蒸氣壓較大。氣壓較大。（一）純?nèi)軇┑恼魵鈮海ㄒ唬┘內(nèi)軇┑恼魵鈮? (二二) )溶液的飽和蒸氣壓溶液的飽和蒸氣壓 ( (p) ) 含有難揮發(fā)性溶質(zhì)的溶液：含有難揮發(fā)性溶質(zhì)的溶液： N N0 當(dāng)凝聚的分子數(shù)達(dá)到當(dāng)凝聚的分子數(shù)達(dá)到N時(shí)，實(shí)現(xiàn)平衡。平衡狀時(shí)，實(shí)現(xiàn)平衡。平衡狀態(tài)下的飽和蒸氣壓態(tài)下的飽和蒸氣壓p p，液化；，液化； 如果蒸氣壓如果蒸氣壓

13、純?nèi)軇﹤?cè)。（反滲純?nèi)軇﹤?cè)。（反滲透）透） 該技術(shù)已廣泛用于海水淡化和制造純凈水該技術(shù)已廣泛用于海水淡化和制造純凈水滲滲 透透 壓壓四、溶液的滲透壓四、溶液的滲透壓Vant Hoff 公式公式 V = nRT 或或 = cRT式中：式中： 溶液的滲透壓溶液的滲透壓 (Pa或或kPa) V 溶液的體積溶液的體積 (m3或或L) n 溶質(zhì)的物質(zhì)的量溶質(zhì)的物質(zhì)的量 (mol) c 溶液的濃度溶液的濃度 (molm-3或或molL-1) R 氣體常數(shù)氣體常數(shù) (8.314Pam3mol-1K-1） T 熱力學(xué)溫度熱力學(xué)溫度 (K)應(yīng)用：求算大分子溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量應(yīng)用：求算大分子溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量推導(dǎo)：推導(dǎo)：V

14、RTmMRTMmnRTV 質(zhì)質(zhì)質(zhì)質(zhì)滲透濃度滲透濃度(osmolarity)v滲透活性物質(zhì)的物質(zhì)的量除以溶液的體積。滲透活性物質(zhì)的物質(zhì)的量除以溶液的體積。 符號(hào)為符號(hào)為cOS ，單位為，單位為mol/L或或mmol/L。v滲透濃度相等的溶液互為等滲溶液，此時(shí)滲透濃度相等的溶液互為等滲溶液，此時(shí)半透膜兩側(cè)溶劑分子擴(kuò)散速率相等。半透膜兩側(cè)溶劑分子擴(kuò)散速率相等。四、溶液的滲透壓四、溶液的滲透壓醫(yī)學(xué)上的等滲、高滲和低滲溶液醫(yī)學(xué)上的等滲、高滲和低滲溶液v正常人體血漿及組織液中有大量的電解質(zhì)離子正常人體血漿及組織液中有大量的電解質(zhì)離子及非電解質(zhì)微粒，它們使人體血漿及組織液有及非電解質(zhì)微粒，它們使人體血漿及組

15、織液有相當(dāng)恒定的滲透濃度。相當(dāng)恒定的滲透濃度。 (280320mmol/L)v在臨床上在臨床上滲透濃度在滲透濃度在280320 mmol/L ；滲透濃度滲透濃度 320 mmol/L 不同濃度不同濃度NaClNaCl溶液中的紅細(xì)胞溶液中的紅細(xì)胞0.154molL-1NaCl （生理鹽水）生理鹽水） 等滲液等滲液高滲液高滲液胞漿分離胞漿分離低滲液低滲液溶血溶血醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用正常人血漿的滲透濃度為正常人血漿的滲透濃度為304mmol/L，血液滲透，血液滲透壓為壓為723 kPa。臨床上常用的等滲溶液：臨床上常用的等滲溶液： 5%（5g/100mL）葡萄糖，即葡萄糖，即50g/L, 0.2

16、8mol/L 生理鹽水生理鹽水(0.9%NaCl，即，即9g/L)。臨床上常用的高滲溶液：臨床上常用的高滲溶液： 100 g/L的的NaCl溶液；溶液；500g/L的葡萄糖溶液。的葡萄糖溶液。5.3 5.3 電解質(zhì)溶液理論電解質(zhì)溶液理論電解質(zhì)和非電解質(zhì)電解質(zhì)和非電解質(zhì)強(qiáng)電解質(zhì)與弱電解質(zhì)強(qiáng)電解質(zhì)與弱電解質(zhì)弱電解質(zhì)的電離平衡弱電解質(zhì)的電離平衡弱電解質(zhì)的電離度弱電解質(zhì)的電離度強(qiáng)電解質(zhì)的電離強(qiáng)電解質(zhì)的電離一、電解質(zhì)稀溶液的依數(shù)性一、電解質(zhì)稀溶液的依數(shù)性電解質(zhì)的滲透壓電解質(zhì)的滲透壓 = icRT i= / 其它也存在此關(guān)系其它也存在此關(guān)系 i=p/ p= Tb/ Tb= Tf/ Tf二、強(qiáng)電解質(zhì)溶液二、

17、強(qiáng)電解質(zhì)溶液強(qiáng)電解質(zhì)的離解并不是強(qiáng)電解質(zhì)的離解并不是100%，而是存在，而是存在所謂的所謂的“表觀電離度表觀電離度”(apparent degree of ionization)。原因是：在強(qiáng)電解質(zhì)溶液中，離子濃度較原因是：在強(qiáng)電解質(zhì)溶液中，離子濃度較大，靜電相互作用的結(jié)果使得離子不能發(fā)大，靜電相互作用的結(jié)果使得離子不能發(fā)揮揮100%的效能。的效能。離子氛示意圖離子氛示意圖活度活度(activity)和活度因子和活度因子v活度：是指有效濃度，即電解質(zhì)溶液中實(shí)活度：是指有效濃度，即電解質(zhì)溶液中實(shí)際上可起作用的離子濃度。際上可起作用的離子濃度。 以以a表示。表示。v活度與離子真實(shí)濃度的關(guān)系是：活度

18、與離子真實(shí)濃度的關(guān)系是：a = c式中：式中： a 離子的有效濃度，即離子的有效濃度，即 活度因子活度因子 (1 ) c 離子的真實(shí)濃度離子的真實(shí)濃度溶液中分子的活度溶液中分子的活度雖然溶液中的中性分子也有活度，但因其不帶雖然溶液中的中性分子也有活度，但因其不帶電荷，可以認(rèn)為其行為不受影響。即電荷，可以認(rèn)為其行為不受影響。即 = 1。純液體、固體，可視其活度為常數(shù)純液體、固體，可視其活度為常數(shù) 1。稀水溶液中的溶劑水，由于其濃度基本上為一稀水溶液中的溶劑水，由于其濃度基本上為一常數(shù)，也可視其活度為常數(shù)，也可視其活度為 1 。離子強(qiáng)度離子強(qiáng)度(ionic strength)式中：式中：I 離子強(qiáng)度離子強(qiáng)度(molkg-1) b1、b2bi 各離子質(zhì)量摩爾濃度各離子質(zhì)量摩爾濃度 z1、z2zi 各離子所帶電荷各離子所帶電荷*離子強(qiáng)度是溶液中離子產(chǎn)生的電場強(qiáng)度的量度離子強(qiáng)度是溶液中離子產(chǎn)生的電場強(qiáng)度的量度*稀溶液近似計(jì)算通?？梢杂孟∪芤航朴?jì)算通?？梢杂胏i代替代替biDebye - Huckel公式公式vDebye和和Huckel從電學(xué)和分子運(yùn)動(dòng)論出發(fā)，推從電學(xué)和分子運(yùn)動(dòng)論出發(fā)，推導(dǎo)出導(dǎo)出與與 I 的近似關(guān)系式：的近似關(guān)系式：式中式中A為常數(shù)，在為常數(shù)，在