第一章 溶液和溶膠

醫(yī)學化學E-mail:zhongjp@QQ:1179992851(基礎化學—鐘)第一至九章授課教師：鐘玖平講師中科院教授：炒菜過早放鹽氯氣揮發(fā)只剩鈉

花絮：2012年8月12日，央視科教頻道《健康之路》節(jié)目中，心理專家金鋒稱“炒菜過早放鹽氯氣揮發(fā)只剩鈉”，他說炒菜時早放鹽，可以讓氯化鈉的氯揮發(fā)出去，就剩下鈉了。1.炒菜放鹽會產(chǎn)生氯氣揮發(fā)？2.炒菜放鹽的合理時間？

在眾多的自然科學中,化學是一門中心、實用、創(chuàng)新的學科。緒論性質及其變化規(guī)律的科學化學:在原子—分子層次上研究物質的組成、結構、化學的基礎學科：無機化學;有機化學物理化學;分析化學……1、化學與醫(yī)學16世紀：歐洲化學家提出:“化學要為醫(yī)治疾病制造藥物”1800年：一氧化氮、乙醚的麻醉作用應用在外科1932年：新型磺胺藥物，開創(chuàng)了抗菌藥物的領域

哈佛大學EliasJ.Corey教授(1990年諾貝爾化學獎獲得者)曾預言“

21世紀,化學將涵蓋醫(yī)學與化學之間的任一事情。”

化學與醫(yī)學的重要關系化學藥學病理生理研究預防醫(yī)藥學醫(yī)用材料臨床檢驗醫(yī)用生物材料2.學習方法

掌握學習方法、培養(yǎng)自學能力知識傳授式自主學習和更新式

理論課與實驗課相結合

課前預習、認真聽講、積極思考、適當筆記，及時復習、學會用化學原理去解決問題3.學習資源－聽課材料準備：

硬件：筆、記錄本、計算器…

…

…

軟件：預習、聽課提綱、思想準備…

…

筆記和筆記整理問題和提出4.其它學習資源圖書館

參考書科技文獻（JournalArticles）

網(wǎng)絡（Internet）專題講座實驗室

Despitetherebeingnobestwaytostudy,Iwillsuggestonewaythatissuccessfulformanystudents.Itconsistsofthefollowingfoursteps:Suggestions:Readeachchapterbeforeitisdiscussedinclass.Participateactivelyinclass.Takenotes,askandanswerquestions,takepartindiscussiongroups.Thereisamplescientificevidencethatactiveparticipationisfarmoreeffectiveforlearningsciencethanispassivelistening.Afterclass,gobackforacarefulrereadingofthechapter.Finally,applywhatyouhavelearnedtothehomeworkproblemattheendofchapter.

Ihopeyou’llenjoythetimewe’regoingtospendtogether.第一章溶液和溶膠本章主要內容一、分散系統(tǒng)二、混合物的常用組成標度三、難揮發(fā)非電解質稀溶液的通性四、溶膠膠體分散系

泥漿、牛奶

粗粒子粗分散系（懸濁液、乳濁液）>100nm

蛋白質溶液

高分子

高分子溶液

氫氧化鐵溶膠膠粒（分子、離子、原子的聚集體）

溶膠1~100nm

生理鹽水

小分子或小離子分子分散系（溶液）<1nm

實例

粒子組成

類型粒子直徑分散系按分散相粒子的大小分類一、分散系統(tǒng)分散系統(tǒng)：一種或幾種物質分散在另一種分散相：分散系統(tǒng)中被分散的物質葡萄糖（溶質）物質中所形成的系統(tǒng)葡萄糖溶液分散介質：起分散作用的物質水（溶劑）生理鹽水是NaCl在水中的分散系，NaCl是分散相，水是分散介質分散相粒子的直徑小于1nm，以分子或離子狀態(tài)均勻地分散在分散介質中，所形成的穩(wěn)定的分散系稱為溶液在溶液體系中，分散相稱為溶質，而分散介質稱為溶劑如：葡萄糖溶液，C6H12O6是溶質，H2O是溶劑二、混合物和溶液的常用組成標度物質的量n

單位：molM=

mn物質的質量m單位：g單位：g·mol-1摩爾質量：物質的量是1mol時所具有的質量1.B的質量分數(shù)

將

500g蔗糖溶于水配制成850g糖漿，計算此糖漿中蔗糖的質量分數(shù)。==0.588500g850gB的質量混合物的質量（溶液）wBmBmdefΣAA定義為：B的質量與混合物的質量之比W蔗糖=m蔗糖m溶液解：Σ

在

90g質量分數(shù)為0.15的NaCl溶液里加入10gNaCl

固體，計算此時NaCl溶液的質量分數(shù)。=0.235W(NaCl)=m(NaCl)m溶液解：90g×0.15+10g90g+10g=2.B的體積分數(shù)混合前純B的體積混合前各純物質體積的總和20℃時，將70mL

乙醇（酒精）與30mL水混合，得到96.8mL乙醇溶液，計算所得乙醇溶液的體積分數(shù)。=70mL70mL+30mLφ(C2H5OH)=V*(C2H5OH)V*(C2H5OH)+V*(H2O)解：=0.70=70%VB*ΣAVA*φBdef純B體積與混合物各純物質體積總和之比3.B的分子濃度單位：L-1，

mL-1血液中紅細胞的分子濃度男：4.5×1012~5.5×1012L-1女：3.8×1012~4.6×1012L-1B的分子數(shù)混合物的體積定義為：B的分子數(shù)除以混合物的體積CBNBVdef4.B的質量濃度單位：g·L-1，mg·L-1，μg

·L-1B的質量混合物的體積100mL生理氯化鈉溶液中含0.9gNaCl，計算生理氯化鈉溶液的質量濃度。0.9g0.10L=ρ(NaCl)=m(NaCl)V解：=9g·L-1定義為：B的質量除以混合物的體積ρBmBVdef

靜脈注射用KCl溶液的極限質量濃度是2.7g·L-1，如果在250mL葡萄糖溶液中加入1安瓿（10mL）100g·L-1KCl溶液。所得混合溶液中KCl的質量濃度是否超過了極限值？=100g·L-1×0.010L0.250L+0.010L=3.8g·L-1>2.7g·L-1ρ(KCl)=m(KCl)V解：超過了極限值

某患者需用500mL100g·L-1葡萄糖溶液，若用500g·L-1葡萄糖溶液和50g·L-1葡萄糖溶液進行配制，需要這兩種溶液各多少毫升？500g·L-1×V1+50g·L-1×V2=100g·L-1×0.50LV1+V2=0.50L解方程組得：V1=0.056L=56mLV2=500mL–56mL=444mL解：設兩種溶液的體積分別為V1和V2。5.B的物質的量濃度（B的濃度）單位：mol·L-1，mmol·L-1，μmol

·L-1B的物質的量混合物的體積100mL正常人的血清中含

326mgNa+

離子，計算Na+

離子的濃度。Na+的摩爾質量23g·mol-1m(Na+)/M(Na+)V==0.326g/23g·mol-10.10L=0.14mol·L-1c(Na+)=n(Na+)V解：物質的質量/摩爾質量定義為：B的物質的量除以混合物的體積nBcBVdefB的質量濃度(ρB)與B的濃度(cB)的關系：ρB===mBVmBnBcBcBMB

臨床上使用的乳酸鈉(C3H5O3Na)注射液的質量濃度為112g·L-1，試計算該注射液的濃度。（乳酸鈉M=112g·mol-1)=112g·L-1112g·mol-1=1.00mol·L-1c(C3H5O3Na)=ρ(C3H5O3Na)M(C3H5O3Na)解:nBcB=V摩爾質量6.B的摩爾分數(shù)

定義為：B的物質的量與混合物的物質的量之比nB的物質的量混合物的物質的量（溶液）AAXBdefΣnB

將112g乳酸鈉(C3H5O3Na)溶于1.00L純水中配成溶液，計算溶液中乳酸鈉的摩爾分數(shù)。乳酸鈉的摩爾質量M(C3H5O3Na)=112g·mol-1＝X(C3H5O3Na

)=n(C3H5O3Na

)解：n(C3H5O3Na

)+n(H2O

)112g/112g·mol-1(112g/112g·mol-1)+(1.00L×1000g·L-1/18g·mol-1)＝1/(1+55.56)＝0.018

混合物由溶劑A和溶質B兩種物質組成溶劑A的摩爾分數(shù)XA=nA

(溶劑A的物質的量)nA+nB

溶質B的摩爾分數(shù)XB=nB

(溶質B的物質的量)nA+nB

XA+

XB=1

由多種物質組成的混合物，各組分的摩爾分數(shù)的總和等于17.溶質B的質量摩爾濃度

定義為：溶質B的物質的量除以溶劑A的質量mA

(溶劑A的質量)bB

defnB

(溶質B的物質的量)單位：mol·kg-1

將0.27gKCl晶體溶于100g水中，計算所得溶液中KCl的質量摩爾濃度。KCl的摩爾質量M(KCl)=74.5g·mol-1n(KCl)

解：b(KCl)

=

m

(H2O)

=m(KCl)

/M(KCl)

m

(H2O)

=0.27g/74.5g·mol-10.10kg=0.036mol·kg-1

物理量和數(shù)字的一些規(guī)定物理量用斜體長度l時間t質量m物理量的單位用正體長度m時間s質量g兩個物理量的商一般避免用斜線/摩爾濃度mol·L-1數(shù)字和單位之間一般有空格三、難揮發(fā)非電解質稀溶液的通性溶液的性質1.與溶質的本性及溶質與溶劑的相互作用有關---溶液的顏色、密度、體積2.決定于溶質的數(shù)目、與溶質的本性無關---稀溶液的蒸氣壓下降---稀溶液的沸點升高---稀溶液的凝固點降低---稀溶液的滲透壓力稀溶液的依數(shù)性

濃溶液的情況較復雜（溶質粒子間、溶質與溶劑粒子間的作用明顯、溶質性質）蒸發(fā)---液體表面的分子逸出液面，變?yōu)檎魵夥肿印?/p>

凝聚---蒸氣分子被吸引進入液體，變?yōu)橐后w。

飽和蒸氣壓---氣相與液相平衡時，飽和蒸氣所產(chǎn)生的壓力PB*(單位Pa，kPa)。純溶劑溶劑分子氣相液相*液體的蒸氣壓與液體本性有關20℃時，水的蒸氣壓2.339kPa

乙醚的蒸氣壓57.6kPa*液體的蒸氣壓與溫度有關：溫度↑，蒸氣壓↑溫度(K)水的飽和蒸氣壓kPa冰的飽和蒸氣壓kPa273.150.6110.611373.15101.325248.150.064沸點---液體蒸氣壓=外界大氣壓時，液體沸騰的溫度外界壓力↑，沸點↑大氣壓101.325kPa，水沸點100℃30kPa，70℃P<P0溶液溶質分子純溶劑溶劑分子氣相液相★難揮發(fā)非電解質稀溶液的蒸氣壓下降稀溶液上方水分子數(shù)目<純水上方水分子數(shù)目稀溶液中水的蒸氣壓<純水的蒸氣壓法國物理學家Raoult拉烏爾定律PA=PA*·

XA難揮發(fā)非電解質稀溶液的蒸氣壓純溶劑A蒸氣壓稀溶液中溶劑A的摩爾分數(shù)PA=PA*(1-XB)稀溶液中溶質B的摩爾分數(shù)△P=PA*-PA=PA*·

XB難揮發(fā)非電解質稀溶液的蒸氣壓下降與溶質的摩爾分數(shù)成正比溶質的性質無關XB=nB

nA+nB≈nB

nA(nA＞＞nB)=nB

MA

mA

=bB

·

MA

溶質B的摩爾分數(shù)B的質量摩爾濃度△P=PA*·XB=PA*·

MA·bB

=

k·bB難揮發(fā)非電解質稀溶液的蒸氣壓下降溶劑A蒸氣壓溶質B的摩爾分數(shù)A的摩爾質量比例系數(shù)B的質量摩爾濃度△P與溶質B的質量摩爾濃度成正比★難揮發(fā)非電解質稀溶液的沸點升高難揮發(fā)非電解質稀溶液的蒸氣壓<純溶劑的蒸氣壓當溫度達到純溶劑的沸點Tb*時,純溶劑沸騰(純溶劑的蒸氣壓=外界大氣壓)此時，難揮發(fā)非電解質稀溶液的蒸氣壓<外界大氣壓必須繼續(xù)升高溫度，稀溶液才能沸騰(稀溶液的蒸氣壓=外界大氣壓)稀溶液的沸點總是高于純溶劑的沸點稀溶液的濃度↑,溶液蒸氣壓↓,沸點↑

難揮發(fā)性非電解質稀溶液的沸點升高的原因是溶液的蒸汽壓低于純溶劑的蒸汽壓。

溶液沸點升高的原因？

溶劑中加入難揮發(fā)性溶質后，溶液的蒸汽壓下降,要使溶液蒸汽壓等于外壓，必須提高溫度。P<P0溶液溶質分子純溶劑溶劑分子氣相液相★難揮發(fā)非電解質稀溶液的沸點升高△Tb=kb

·bB難揮發(fā)非電解質稀溶液的沸點升高溶劑的沸點升高系數(shù)溶質B的質量摩爾濃度nB

mA

bB=mB/MB

=mA

△Tb=kb·bB=kb·mB/MB

mA

MB=kb·mB·△Tb(實驗測出)mA溶質B的摩爾質量溶質B的質量溶劑的沸點升高系數(shù)溶劑A的質量難揮發(fā)非電解質稀溶液的沸點升高★難揮發(fā)非電解質稀溶液的凝固點降低凝固點---物質的固液兩相蒸氣壓相等時的溫度水溶液的凝固點---水溶液與冰平衡共存時的溫度水中溶解難揮發(fā)非電解質后---水溶液的凝固點降低△Tf=kf

·bB難揮發(fā)非電解質稀溶液凝固點降低溶劑凝固點降低系數(shù)溶質B的質量摩爾濃度MB=kf·mB·△Tf(實驗測出)mA溶質B的摩爾質量溶質B的質量溶劑的凝固點降低系數(shù)溶劑A的質量難揮發(fā)非電解質稀溶液的凝固點降低

從人尿中提取出一種含氮化合物，將90mg純品溶在12g蒸餾水中，所得稀溶液的凝固點比純水降低了0.233K,試計算此化合物的摩爾質量。（水kf=1.86K·kg·mol-1)MB=kf·mB·△TfmA解：=1.86K·kg·mol-1×0.09g12g×0.233K=0.060kg·mol-1=60g·mol-1凝固點降低法具有靈敏度高『多數(shù)溶劑的凝固點降低系數(shù)>沸點升高系數(shù)』、實驗誤差小、重復測定溶液濃度不變等優(yōu)點。在醫(yī)學與生物學等中應用更為廣泛。b.利用凝固點降低的性質，制備冷卻劑

例如采用NaCl和冰，溫度可以降到-22oC，用CaCl2·2H2O和冰，溫度可以降到-55oC。c.利用凝固點降低的性質，制備抗凍劑

例如汽車散熱器的冷卻水在冬季常需加入適量的甘油或乙二醇等，以防止水的凍結。d.純度檢驗

不純物質的沸點比純化合物高。其它應用：練習

將19.0g化合物溶在100g水中，測得溶液的凝固點降低了0.220K,計算該化合物的相對分子質量。（水kf=1.86K·kg·mol-1)MB=kf·mB·△TfmA解：=1.86K·kg·mol-1×19.0g100g×0.220K=1.606kg·mol-1=1606g·mol-1溶液的滲透壓力*滲透現(xiàn)象和滲透壓力半透膜：只允許某些分子或離子透過，而不允許另一滲透：溶劑分子透過半透膜，進入溶液的過程滲透條件：①半透膜（動物的腸衣、細胞膜、膀胱膜、毛細血管壁）些分子或離子透過的薄膜②半透膜兩側溶液的滲透濃度不同滲透方向：溶劑分子從純溶劑→溶液（稀→濃）低滲溶液→高滲溶液半透膜示意圖滲透現(xiàn)象滲透現(xiàn)象示意圖滲透壓滲透壓示意圖純溶劑的溶劑分子多溶劑分子:純溶劑→溶液液面上升--滲透液面↑,靜水壓↑加超額壓力Π液面相等--滲透平衡滲透現(xiàn)象

滲透壓力Π:用半透膜把純溶劑與溶液隔開，為阻止?jié)B透現(xiàn)象的發(fā)生而在溶液的液面上施加的超額壓力。單位：Pa滲透方向:溶劑分子總是從濃度小的溶液(或純溶劑)通過半透膜向濃度大的溶液滲透。結果使?jié)舛融呌谄骄?滲透壓力與濃度、溫度的關系Π=cBRTcB==nBVmB/MBVMB=mBRTΠVΠ—滲透壓力，

Pa(kPa)cB—B的濃度，mol·m-3R—摩爾氣體常數(shù)，8.314J·mol-1·K-1T—熱力學溫度，K適用于非電解質的稀溶液測定滲透壓力，可計算高分子化合物的摩爾質量Π=cBRT

將1.0g血紅素溶于水配制成100mL溶液，25℃時測得溶液的滲透壓力為367Pa，計算血紅素的相對分子質量。=1.0×10-3kg×8.314J·mol-1·K-1×298.15K367Pa×1.0×10-4m3=67.5kg·mol-1=6.75×104g·mol-1M血紅素

=m血紅素RTΠV解：電解質溶液：溶于水或熔融狀態(tài)下能導電的化合物的水溶液強電解質：在水溶液中能完全解離成離子的化合物，如NaCl、CuSO4弱電解質：在水溶液中只能部分解離成離子的化合物，如HAc、NH3·H2OCH3COOHH+CH3COO+-＝Na+Cl-Na+

＋Cl-HClH+

+Cl-電解質溶液的滲透濃度*滲透濃度cOS只與溶質的分子和離子的總濃度有關,與溶質的本性無關弱電解質稀溶液:cOS=陽離子濃度+陰離子濃度+未解離分子濃度cOS(HAc)=

c(H+)+c(Ac-)+c(HAc)cOS(NaCl)=c(Na+)+c(Cl-)=2c(NaCl)強電解質稀溶液:cOS=陽離子濃度+陰離子濃度cOS(C6H12O6)=c(C6H12O6)非電解質稀溶液:cOS=溶液濃度