醫(yī)用化學-第2章稀薄溶液的依數(shù)性

1、醫(yī)用化學參考教材：基礎化學（第7版）第二章 稀薄溶液的依數(shù)性Colligative Properties of Diluted Solutions內容提要溶液的蒸氣壓下降溶液的蒸氣壓 溶液的蒸氣壓下降 Raoult定律 溶液的沸點升高和凝固點降低 溶液的沸點升高溶液的凝固點降低溶液的滲透壓 滲透現(xiàn)象和滲透壓溶液的滲透壓力與濃度及溫度的關系 滲透壓在醫(yī)學上的意義教學基本要求掌握稀溶液的蒸氣壓下降、沸點升高、凝固點降低概念及計算;滲透壓力的概念及滲透濃度的計算。熟悉稀溶液依數(shù)性之間的換算，利用依數(shù)性計算溶質的相對分子質量；電解質溶液的依數(shù)性。了解稀溶液的蒸氣壓下降、沸點升高、凝固點降低的原因;滲透

2、壓力在醫(yī)學上的意義 。什么是溶液的依數(shù)性？化學性質 與溶質本性有關：酸堿性,腐蝕性 與溶質本性有關的物理性質 顏色,密度,電導,旋光性 與溶質本性無關的 蒸汽壓,沸點,凝固點,滲透壓溶液性質溶液的依數(shù)性 與溶質本性無關，而僅僅依據(jù)溶質粒子數(shù)量（濃度）而變化的溶液的這類性質。 嚴格地說，只有非電解質的稀溶液能夠較好遵守此規(guī)律。電解質或較大濃度溶液的誤差大。第一節(jié) 溶液的蒸氣壓下降物質的蒸氣壓當蒸發(fā)與凝結速率相等，氣相和液相（或固相）達到動態(tài)平衡 ，蒸汽的含量和壓力保持一定。 定義：在一定溫度下與液相（或固相）處于平衡時蒸汽所具有的壓力 p( 簡稱蒸氣壓)。單位：Pa, kPa標準大氣壓：101.

3、3kPa = 0.1013MPa = 760mmHg第一節(jié) 溶液的蒸氣壓下降純液體的蒸氣壓 p與液體的本性有關溫度升高，p增大固體物質的蒸氣壓一般很小易揮發(fā)性物質的 p大，難揮發(fā)性物質的 p 小。第一節(jié) 溶液的蒸氣壓下降不同溫度下水的蒸氣壓 T / K p / kPa T / K p / kPa 273278283293303313323 0.610 60.871 91.227 92.338 54.242 37.375 412.333 6 333343353363373(100)423(150)19.918 335.157 447.342 670.100 1101.324 7476.026 2

4、 結論：溫度越高，蒸汽壓越大溶液的蒸氣壓下降 Raoult定律 原因：一種溶質粒子表面占位的物理現(xiàn)象；規(guī)律：濃度越大，占位越多，蒸汽壓越小第一節(jié) 溶液的蒸氣壓下降Raoult定律 在一定溫度下, 難揮發(fā)非電解質稀溶液的蒸氣壓，等于純溶劑的蒸氣壓與溶劑物質的量分數(shù)的乘積。 p = p0 xA po:純溶劑的蒸氣壓,P:溶液的蒸氣壓。xA：溶劑的物質的量分數(shù)第一節(jié) 溶液的蒸氣壓下降溶液的蒸氣壓下降 xA+ xB =1p= p0 xA = p0(1- xB)= p0 p0 xB p0- p = p0 xB令 p = p0- p 有 p = p0 xB p：表示溶液的蒸氣壓下降。 p0。 xB： 溶質

5、的物質的量分數(shù)第一節(jié) 溶液的蒸氣壓下降溶液的蒸氣壓下降公式： 由于 nA nB， 若取1000g溶劑，有則 p= K bB 溶液的蒸汽壓降與該溶液的質量摩爾濃度正比適用：難揮發(fā)的非電解質稀溶液。第一節(jié) 溶液的蒸氣壓下降電解質稀溶液的蒸汽壓下降NaCl溶液：p 2 K bB CaCl2溶液： p 3 K bBAl2(SO4)3溶液： p 5 K bB原因： 1 Al2(SO4)3 2Al3+ + 3SO42- 1mol 2mol 3mol電解質校正系數(shù)i： p i K bB第一節(jié) 溶液的蒸氣壓下降例1 已知異戊烷C5H12的摩爾質量M = 72.15 gmol-1，在20.3的蒸氣壓為77.31

6、 kPa?，F(xiàn)將一難揮發(fā)性非電解質0.0697g溶于0.891g異戊烷中，測得該溶液的蒸氣壓降低了2.32 kPa。試求出異戊烷為溶劑時Raoult定律中的常數(shù)K；求加入的溶質的摩爾質量。(意義：能夠測定未知物質的分子量；進而確定分子式)第一節(jié) 溶液的蒸氣壓下降解 因為K = p0MA所以對于異戊烷有K = p0MA = 77.31 kPa72.15 gmol-1 =5578 kPagmol-1 = 5.578 kPakgmol-1 第一節(jié) 溶液的蒸氣壓下降根據(jù)有第一節(jié) 溶液的蒸氣壓下降例2 已知293K時水的飽和蒸氣壓為2.338 kPa，將6.840 g蔗糖(C12H22O11)溶于100.

7、0 g水中，計算蔗糖溶液的質量摩爾濃度和蒸氣壓 。（意義：用化學方法測定溶液濃度很麻煩,很困難）第一節(jié) 溶液的蒸氣壓下降解 p = p0 xA = 2.338 kPa0.996 4 = 2.330 kPa 第二節(jié) 溶液的沸點升高和凝固點降低 boiling point； freezing point 溶液的沸點升高液體的沸點液體的沸點是液體的蒸氣壓等于外界壓強時的溫度。液體的正常沸點 是指外壓為101.3kPa時的沸點。鍋爐、高壓鍋；高峰煮食、高原反應減壓蒸餾第二節(jié) 溶液的沸點升高和凝固點降低溶液的沸點升高溶液的沸點總是高于純溶劑的沸點，這一現(xiàn)象稱之為溶液的沸點升高。 溶液沸點升高是由溶液的蒸

8、氣壓下降引起。 Tb = Tb - Tb0 = Kb mB 第二節(jié) 溶液的沸點升高和凝固點降低常見溶劑的T0b和Kb值 溶劑 Tb0 / Kb /(Kkgmol-1) 溶劑 Tb0 / Kb /(Kkgmol-1) 水 1000.512四氯化碳76.75.03乙酸 1182.93乙醚34.72.02苯802.53萘2185.80乙醇78.41.22第二節(jié) 溶液的沸點升高和凝固點降低溶液的凝固點降低凝固點是指物質的固、液兩相蒸氣壓相等時的溫度 。純水的凝固點（273 K）又稱為冰點，在此溫度水和冰的蒸氣壓相等。 第二節(jié) 溶液的沸點升高和凝固點降低溶液的凝固點降低曲線(3)是溶液的理想冷卻曲線曲線

9、(4)是實驗曲線。溶液的凝固點是指剛有溶劑固體析出的溫度Tf。 第二節(jié) 溶液的沸點升高和凝固點降低溶液的凝固點降低(a) 凝固點時，固態(tài)、純溶劑液態(tài)的蒸發(fā)速度與氣態(tài)的凝聚速度相等(b)溶液的蒸發(fā)速度小于固態(tài)的蒸發(fā)速度與氣態(tài)的凝聚速度。 第二節(jié) 溶液的沸點升高和凝固點降低溶液的凝固點降低溶液的凝固點降低是由溶液的蒸氣壓下降引起。Tf = Tf0 - Tf = Kf bB第二節(jié) 溶液的沸點升高和凝固點降低常見溶劑的T0b Kb和T0f Kf值 溶劑 Tb0 / Kb /(Kkgmol-1) Tf0 / Kf /(Kkgmol-1) 水 1000.5120.01.86乙酸 1182.9317.03.

10、90苯802.535.55.10乙醇78.41.22-117.31.99四氯化碳76.75.03-22.932.0乙醚34.72.02-116.21.8萘2185.8080.06.9第二節(jié) 溶液的沸點升高和凝固點降低溶液凝固點降低的應用：測定溶質的相對分子質量（特別是小分子）。 雖然理論上沸點升高和凝固點降低兩種方法都可測量分子量，可是后者不起破壞作用、且Kf值較大，故常用。第二節(jié) 溶液的沸點升高和凝固點降低例 將0.638 g尿素溶于250 g水中，測得此溶液的凝固點降低值為0.079 K，試求尿素的相對分子質量。解 第二節(jié) 溶液的沸點升高和凝固點降低電解質稀溶液的依數(shù)性行為p = i K

11、bBTb = i Kbb B Tf = i Kfb B 如AB型電解質，i趨近于2。 (如KCl) AB2或A2B型電解質, i趨近于3。 (如MgCl2)AmBn型電解質， i 趨近于 m+n第二節(jié) 溶液的沸點升高和凝固點降低例 計算0.100molkg-1的NaCl溶液的凝固點。解 NaCl為AB型電解質，i =2Tf(NaCl) = 20.100 molkg-11.86 Kkgmol 1 =0.372 K Tf(NaCl) = - 0.372 。第三節(jié) 溶液的滲透壓力Osmotic pressure 滲透現(xiàn)象和滲透壓力 擴散現(xiàn)象半透膜：具有一定孔徑的多孔性薄膜（材料）實驗現(xiàn)象：用半透膜將

12、溶液與水分開, 可以看到蔗糖溶液面上升。滲透：溶劑分子通過半透膜進入到溶液中的過程。半透膜滲透現(xiàn)象（兩側狀態(tài)相同）半透膜滲透現(xiàn)象（兩側狀態(tài)不同）第三節(jié) 溶液的滲透壓力滲透現(xiàn)象和滲透壓力 滲透原因：溶劑分子能通過半透膜，而溶質分子不能 。條件： 半透膜； 膜兩側溶液濃度不等。方向： 溶劑分子從純溶劑溶液； 或溶劑分子從稀溶液濃溶液。 第三節(jié) 溶液的滲透壓力滲透現(xiàn)象和滲透壓力滲透壓力定義：為維持只允許溶劑通過的膜所隔開的溶液與溶劑之間的滲透平衡而需要的超額壓力。單位: Pa或kPa。 第三節(jié) 溶液的滲透壓力溶液的滲透壓力與濃度及溫度的關系 1886年范特荷夫： V= nB RT = nB/V RT

13、 = CB RT 其中 cB 物質的量濃度 (molL-1) R 常數(shù) 8.314 JK-1mol-1 T 絕對溫度 (273 + t)第三節(jié) 溶液的滲透壓力溶液的滲透壓力與濃度及溫度的關系 注意1：稀電解質溶液滲透壓，必須考慮電解質系數(shù)i，即： = i CBRT注意2：如果用兩個濃度不等的溶液，來測量滲透壓力，其測量值其實是相對滲透壓力，即兩個溶液的滲透壓力之差?；蛘哒f，任何一個溶液的絕對滲透壓力，都是相對于其純溶劑而言。第三節(jié) 溶液的滲透壓力滲透壓力在醫(yī)學上的意義滲透濃度cos ：滲透活性物質（溶液中產生滲透效應的溶質粒子）的物質的量濃度。單位：mol.L-1 mmol.L-1等滲、高滲、

14、低滲溶液一般不必計算滲透壓力，而是比較滲透濃度高滲溶液中等滲溶液中低滲溶液中第三節(jié) 溶液的滲透壓力滲透壓力在醫(yī)學上的意義醫(yī)學上的等滲、高滲和低滲溶液是以血漿的滲透壓力為標準確定的。正常人血漿的滲透濃度： 303.7 mmolL-1臨床上規(guī)定： 等滲溶液： cos 280 320 mmolL-1 高滲溶液： cos 320 mmol L-1 低滲溶液 ：cos 280 mmolL-1等滲輸液原則。高滲輸液。劇藥的輸液。正常人各種滲透活性物質的滲透濃度/molL-1滲透活性物質血漿中組織間液中細胞內液中Na+1443710K+54.7141Ca2+2.52.4Mg2+1.51.431Cl-107112.74HCO3-2728.310HPO42-、H2PO4-2211SO42-0.50.51磷酸肌酸45肌肽14正常人各種滲透活性物質的滲透濃度/molL-1滲透活性物質血漿中組織間液中細胞內液中氨基酸228肌酸0.20.29乳酸鹽1.21.21.5三磷酸腺苷5一磷酸已糖3.7葡萄糖5.65.6SO42-0.50.51蛋白質1.20.24尿素444cos303.7302.2302.2第三節(jié) 溶液的滲透壓力例