1、基礎(chǔ)化學(xué)第二章第1頁，共44頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)41分，星期二 某溫度下的純水在密閉容器中。第一節(jié) 溶液的蒸氣壓下降一、蒸氣壓（vapor pressure） 氣、液兩相處于平衡狀態(tài)時(shí)蒸氣的壓力叫做該液體的飽和蒸氣壓(蒸氣壓)，用p表示，單位:Pa或kPa。氣相液相蒸發(fā)凝聚 gas phase liquid phase克服分子間引力 存在著兩個(gè)過程： 蒸發(fā)*（evaporation） 凝聚* （condensation） 當(dāng)：蒸發(fā)、凝聚速度相等時(shí)，氣相蒸氣的密度不再改變，它具有的壓力也不再改變。第2頁，共44頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)41分，星期二 蒸氣壓大小與液體的本性

2、（分子間力）和溫度有關(guān)，與液體量和液面上方空間的體積無關(guān)。 在一定溫度下純凈物質(zhì)具有一定的蒸氣壓。 例如：293K時(shí)，水2.34kPa，乙醚57.6kPa等。第3頁，共44頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)41分，星期二乙醚34.6 oC乙醇78.5 oC 水100 oC101.3kPap0 20 40 60 80 100 120T / oC第4頁，共44頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)41分，星期二 由圖可見： 1.同種液體的蒸氣壓隨溫度升高而增大。 2.不同的液體在同溫度下其蒸氣壓不同。 一般蒸氣壓大者稱為易揮發(fā)性物質(zhì)，蒸氣壓小者稱為難揮發(fā)性物質(zhì)。 固體也具有蒸氣壓，一般較小，碘、樟腦等

3、顯著。固體的蒸氣壓也隨溫度的升高而增大。第5頁，共44頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)41分，星期二二、溶液的蒸氣壓下降第6頁，共44頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)41分，星期二 溶劑的蒸氣壓為p0，溶液*的蒸氣壓為p， 實(shí)驗(yàn)證明：p nB 若溶劑的物質(zhì)的量為nA，溶質(zhì)的物質(zhì)的量為nB（ 2-8 ）p= p0-p K bB 即：在一定溫度下，難揮發(fā)性非電解質(zhì)稀溶液的蒸氣壓下降與溶液的質(zhì)量摩爾濃度成正比，而與溶質(zhì)的本性無關(guān)。 Raoult 定律的又一表述。K為比例系數(shù)*第10頁，共44頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)41分，星期二 例2-4 已知293K時(shí)水的飽和蒸氣壓為2.34 kPa

4、，將17.1g蔗糖(C12H22O11)與3.00g尿素CO(NH2)2分別溶于100g水中，計(jì)算這兩種溶液的蒸氣壓各是多少？ 解：(1)蔗糖的摩爾質(zhì)量M342gmol-1，其物質(zhì)的量為：第11頁，共44頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)41分，星期二對(duì)于尿素，同理可求得： 這兩種溶液，質(zhì)量分?jǐn)?shù)雖然不同，但是溶劑的摩爾分?jǐn)?shù)相同，蒸氣壓也相同。第12頁，共44頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)41分，星期二 第二節(jié)、溶液的沸點(diǎn)升高和凝固點(diǎn)降低 一、液體的沸點(diǎn)升高（一）液體的沸點(diǎn)Tb (boiling point) 液體的蒸氣壓等于外界壓力時(shí)的溫度。 p外， Tb 液體的沸點(diǎn)必須指明外界壓力。 應(yīng)

5、用： 1.提取和精制對(duì)熱不穩(wěn)定的物質(zhì)，用減壓方法。 2.醫(yī)療器械，用高壓消毒法提高水的溫度，縮短滅菌時(shí)間。 如：標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點(diǎn)為373.1K。 正常沸點(diǎn)：指外壓101.3KPa時(shí)的沸點(diǎn)*。第13頁，共44頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)41分，星期二 (二)溶液的沸點(diǎn)升高 實(shí)驗(yàn)表明，難揮發(fā)性溶液的沸點(diǎn)要高于純?nèi)軇┑姆悬c(diǎn)。 溶液的沸點(diǎn)升高(Tb) =溶液的沸點(diǎn)(Tb)純?nèi)軇┑姆悬c(diǎn)(Tb0) 即: Tb = Tb Tb0 注意： 1.純?nèi)軇┑姆悬c(diǎn)恒定，溶液的沸點(diǎn)不恒定。 2.溶液的沸點(diǎn)是指溶液剛開始沸騰時(shí)的溫度。 原因：溶液的沸點(diǎn)升高與溶液的蒸氣壓下降有關(guān)。且c，其p，則Tb 。見圖2-2

6、第14頁，共44頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)41分，星期二溶液的蒸氣壓總是低于溶劑為使溶液的蒸氣壓與外壓相等，必須提高溫度所提高的溫度就是沸點(diǎn)升高為使溶液的蒸氣壓與固相的相同必須降低溫度 所降低的溫度就是凝固點(diǎn)下降第15頁，共44頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)41分，星期二難揮發(fā)性非電解質(zhì)稀溶液的沸點(diǎn)升高與蒸氣壓下降成正比. b p 根據(jù)拉烏爾定律，得： Tb= Tb- Tb0 = KbbB （2-9） 式中:Kb為溶劑的摩爾沸點(diǎn)升高常數(shù)，它與溶劑的摩爾質(zhì)量、沸點(diǎn)、汽化熱有關(guān)，Kb值可由理論推算，也可由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。表2-1 由(2-9)式可見：難揮發(fā)性非電解質(zhì)稀溶液的沸點(diǎn)升高只與溶液的

7、質(zhì)量摩爾濃度成正比，而于溶質(zhì)的本性無關(guān)。 第16頁，共44頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)41分，星期二(一) 凝固點(diǎn)Tf (freezing point) 定義:物質(zhì)的固、液共存時(shí)的溫度*。 或液相的蒸氣壓與固相的蒸氣壓相等時(shí)的溫度。 純水的凝固點(diǎn)為273.0K, 又叫冰點(diǎn)*。二、凝固點(diǎn)下降(freezing point depression) 1.溶液凝固時(shí)，開始析出的是溶劑的固體(不含溶質(zhì))。 2.溶液的凝固點(diǎn)是指剛有溶劑固體析出時(shí)的溫度。 第17頁，共44頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)41分，星期二p0p1pTf0TfT純?nèi)軇┫∪芤杭內(nèi)軇ü虘B(tài)）P0水0.6105kPaABC溶液

8、的凝固點(diǎn)降低第18頁，共44頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)41分，星期二 即:稀溶液的凝固點(diǎn)降低與質(zhì)量摩爾濃度成正比，而與溶質(zhì)的本質(zhì)無關(guān)。 Kf摩爾凝固點(diǎn)降低常數(shù)，只與溶劑本性有關(guān)*。 總之，難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的沸點(diǎn)升高和凝固點(diǎn)降低都與溶液的質(zhì)量摩爾濃度成正比. (二）溶液的凝固點(diǎn)降低： Tf = Tf 0(純?nèi)軇?)-Tf(溶液) = Kf bB ( 2-10 ) f p第19頁，共44頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)41分，星期二 （三）應(yīng)用： 1、 利用溶液的凝固點(diǎn)降低測(cè)定小分子溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量。（）Kf較大，實(shí)驗(yàn)誤差小。（） Tf 受外壓影響不大。（） 低溫下測(cè)量，濃度不變化。該

9、方法的優(yōu)點(diǎn)：第20頁，共44頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)41分，星期二 例2-取0.749g谷氨酸溶于50.0g水，測(cè)得凝固點(diǎn)降低了0.188 K，試求谷氨酸的摩爾質(zhì)量。解： 若按谷氨酸的分子式為：COOHCHNH2 (CH2)COOH計(jì)算，其摩爾質(zhì)量為147（gmol-1）。由：Tf = Kf bB Kf = 1.86Kkg mol-1第21頁，共44頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)41分，星期二應(yīng)用：1.汽車散熱器的冷卻水防凍常用甘油或乙二醇. 2、冰鹽混合物用于保存和運(yùn)輸水產(chǎn)品。 NaCl冰鹽混合物溫度可降到-22；CaCl22H2O和冰，溫度可降到-55。2、 制作防凍劑和制冷

10、劑第22頁，共44頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)41分，星期二 一、滲透現(xiàn)象和滲透壓*（一）滲透現(xiàn)象 擴(kuò)散現(xiàn)象 濃度差 -自發(fā)過程第三節(jié)、溶液的滲透壓(osmotic pressure)第23頁，共44頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)41分，星期二 半透膜(semipermeable membrane)： 只允許某些物質(zhì)透過，而不允許另一些物質(zhì)透過的薄膜。 可作為半透膜的物質(zhì)：細(xì)胞膜、腸衣、人工制備的火棉膠膜、玻璃紙、蘿卜皮等。 理想的半透膜：只允許溶劑分子透過而不允許溶質(zhì)分子透過的薄膜。第24頁，共44頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)41分，星期二圖2-3 滲透現(xiàn)象和滲透壓第25頁，

11、共44頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)41分，星期二 滲透(osmosis*)：溶劑分子透過半透膜從純?nèi)軇┻M(jìn)入溶液(或從稀溶液向濃溶液)的凈遷移。 滲透現(xiàn)象產(chǎn)生的條件： (1)半透膜的存在 (2)濃度差 滲透方向:溶劑分子總是從濃度小的溶液(或純?nèi)軇?通過半透膜向濃度大的溶液滲透 滲透的目標(biāo)：縮小溶液的濃度差。結(jié)果使?jié)舛融呌谄骄?滲透平衡：單位時(shí)間內(nèi)溶劑分子進(jìn)出半透膜數(shù)目相等的狀態(tài)。滲透現(xiàn)象不再發(fā)生(圖2-3示)第26頁，共44頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)41分，星期二 （二）滲透壓 把溶液和純?nèi)軇┯弥辉试S溶劑通過的半透膜隔開, 為達(dá)到滲透平衡所需在溶液液面上增加的壓力,稱為這個(gè)溶

12、液的滲透壓（力）。符號(hào):， 單位：常用Pa或kPa濃度不同的溶液用半透膜隔開,為保持膜兩側(cè)液面不變且達(dá)到滲透平衡所需在濃溶液液面上增加壓力是兩溶液滲透壓之差。第27頁，共44頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)41分，星期二 （三） 反向滲透（見圖）P外=，滲透平衡P外，滲透現(xiàn)象P外，反向滲透第28頁，共44頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)41分，星期二 反滲透：在濃溶液一側(cè)增加較大的壓力可使溶劑進(jìn)入稀溶液（或溶劑）。P滲 透反滲透應(yīng)用：溶液的濃縮、海水的淡化、廢水處理等。 第29頁，共44頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)41分，星期二 二、Vant Hoff定律* 實(shí)驗(yàn)證明: 當(dāng)T一定時(shí)

13、c 當(dāng)c一定時(shí) T 范特荷甫定律：非電解質(zhì)稀溶液的滲透壓與溶液的濃度和溫度的關(guān)系同理想氣體方程式一致。 V = nRT （2-11） 或： = cRT （2-12） c = n/V ，對(duì)于稀水溶液：cbB 則: bB RT （2-13）* 比例常數(shù)為氣體常數(shù)R(8.314 kPa Lmol-1K-1).式中：是滲透壓(kPa),T是熱力學(xué)溫度(K)，V是溶液的體積(L), c是物質(zhì)的量濃度(molL-1)。第30頁，共44頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)41分，星期二 綜上所述：難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的所有依數(shù)性決定于溶液中溶質(zhì)粒子的濃度，而與溶質(zhì)粒子的本性無關(guān)。 蒸氣壓下降 p=K bB (

14、2-8 ) 沸點(diǎn)升高 Tb= Kb bB （2-9） 凝固點(diǎn)降低 Tf = Kf bB (2-10) 滲透壓 = cRT bB RT （2-13）第31頁，共44頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)41分，星期二 測(cè)定小分子物質(zhì)的相對(duì)分子量可用凝固點(diǎn)降低法。 測(cè)定大分子物質(zhì)的相對(duì)分子量一般用測(cè)滲透壓的方法。因?yàn)闈B透壓法比凝固點(diǎn)降低法靈敏。第32頁，共44頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)41分，星期二 例2-10 將35.0g血紅蛋白(Hb)溶于足量純水中，配制成1.00L溶液，在298K時(shí)測(cè)得溶液的滲透壓為1.33kPa，求Hb的摩爾質(zhì)量。解： 首先計(jì)算該溶液的濃度： Hb的摩爾質(zhì)量：此時(shí)，溶

15、液凝固點(diǎn)下降Tf =KfbB =9.9810-4 K ,與（1.33kPa）相比難測(cè)準(zhǔn)確。第33頁，共44頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)41分，星期二 比較以上計(jì)算結(jié)果可見：對(duì)于摩爾質(zhì)量較大的溶質(zhì)，若取相同濃度的稀溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，p、Tb和Tf 往往很小，難于準(zhǔn)確測(cè)量。而滲透壓值卻很大，故實(shí)際工作中，常采用滲透壓法測(cè)高聚物的平均摩爾質(zhì)量。能否用滲透壓法測(cè)小分子溶質(zhì)的平均摩爾質(zhì)量？不能第34頁，共44頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)41分，星期二 相當(dāng)于30.8米水柱高的壓力，可看出滲透壓力是一種強(qiáng)大的推動(dòng)力。要用一般的半透膜測(cè)定小分子物質(zhì)的滲透壓力是困難的。這是因?yàn)橐话愕陌胪改み_(dá)不到這樣高

16、的機(jī)械強(qiáng)度。通常測(cè)Tf計(jì)算得到 例 將2.00g蔗糖(C12H22O11)溶于水，配成50.0ml溶液，求溶液在37時(shí)的滲透壓力。解 C12H22O11摩爾質(zhì)量為342gmol-1,則 第35頁，共44頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)41分，星期二 i 是修正系數(shù)(校正因子)，溶液很稀時(shí)，i 接近于一個(gè)化學(xué)式組分的強(qiáng)電解質(zhì)電離出的離子個(gè)數(shù)，稱為vant Hoff系數(shù)。 NaC1、NaHCO3的i2， AB型 CaCl2、Na2SO4的i 3 AB2 或A2B型* 三、強(qiáng)電解質(zhì)溶液的依數(shù)性Tb= i KbbBTf=i KfbB p= i K bB= i cRT i bB RT第36頁，共44頁

17、，2022年，5月20日，22點(diǎn)41分，星期二 四、滲透壓在醫(yī)學(xué)上的意義（一） 滲透濃度（osmotarity）：滲透活性物質(zhì)（獨(dú)立粒子包括分子、離子）的總濃度， 符號(hào) 為c os ,單位為molL-1 或mmolL-1 。 醫(yī)學(xué)上,溶液滲透壓的大小常用滲透濃度來表示。非電解質(zhì)稀溶液： c os= c強(qiáng)電解質(zhì)稀溶液： c os= i c任意電解質(zhì)稀溶液： c os= p/ k = Tb/kb= Tf/kf = / RT 第37頁，共44頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)41分，星期二解：根據(jù) Tf = Kf c os 得 : c os = Tf / Kf 體溫310K時(shí)，人體血液的滲透壓是7.

18、8102 kPa。例2-8 測(cè)得人體血液的凝固點(diǎn)降低值是0.56K,求在體溫310K時(shí)血液的滲透壓。凝固點(diǎn)滲透壓計(jì)原理第38頁，共44頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)41分，星期二(二) 等滲、高滲和低滲溶液 醫(yī)學(xué)上，等滲、高滲和低滲溶液是以血漿滲透濃度作為標(biāo)準(zhǔn)確定的。 正常人血漿的滲透濃度為300mmolL-1 生理等滲溶液： c os= 280320mmolL-1生理高滲溶液: c os 320mmolL-1 生理低滲溶液: c os 280mmolL-1 第39頁，共44頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)41分，星期二 臨床上大劑量輸液中，常用 50.0gL-1的葡萄糖溶液、9.0gL-1生理鹽水、12.5gL-1的NaHCO3溶液，為什么？生理等滲溶液思考 在臨床治療中，當(dāng)為病人大劑量補(bǔ)液時(shí)，要特別注意補(bǔ)液的濃度，否則可能導(dǎo)致機(jī)體內(nèi)水分調(diào)節(jié)失常及細(xì)胞的變形和破壞。 如人紅細(xì)胞的形態(tài)與其所處的介質(zhì)的滲透濃度有關(guān)，這可以從紅細(xì)胞在不同濃度的溶液中的形態(tài)加以說明(見圖2-4)。第40頁，共44