溶液的物理性質(zhì)

第一節(jié)溶液的類型

溶液(solution)是兩種或多種物質(zhì)組成的均勻混合物,其組分在分子水平上均勻地混合在一起。溶液以物態(tài)可分為氣體溶液、固體溶液和液體溶液。根據(jù)溶液中溶質(zhì)的導電性又可分為電解質(zhì)溶液和非電解質(zhì)溶液。溶劑（solvent）和溶質(zhì)（solute）在溶液的兩個或多個組分中，存在量最大的那個組分或決定溶液存在狀態(tài)的那個組分叫稱為溶劑，溶解在溶劑中的那個(些)成分稱為溶質(zhì)。將NaCl固體和KCl固體一起研磨得到的混合物是否叫溶液？溶液是兩種或多種物質(zhì)組成的均勻混合物,其組分在分子水平上均勻地混合在一起。第二節(jié)溶液的濃度溶液濃度是指給定量的溶劑或溶液中溶解的溶質(zhì)的量。溶液濃度既可以定性表達，也可以定量表達?！跋∪芤骸盫S“濃溶液”溶液濃度定量表示4、質(zhì)量分數(shù)3、摩爾分數(shù)2、質(zhì)量摩爾濃度1、物質(zhì)的量濃度1、物質(zhì)的量濃度(amount-of-substanceconcentration)物質(zhì)的量(amountofsubstance)國際單位制的7個基本物理量之一。例如：樣品O2(g)的質(zhì)量為128.0g,相應(yīng)的物質(zhì)的量為：n(O2)=m(B)/M(B)=128.0g/32.0g·mol-1=4.00mol物質(zhì)的量濃度(amount-of-substanceconcentration)c為物質(zhì)的量濃度的量符號單位常用mol·L-1或mol·dm-3物質(zhì)的量濃度表達的是1L溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量。2、質(zhì)量摩爾濃度(molality)b為質(zhì)量摩爾濃度的量符號。單位為mol·kg-1。質(zhì)量摩爾濃度表達的是1kg溶劑中溶質(zhì)的物質(zhì)的量物質(zhì)的量濃度VS質(zhì)量摩爾濃度物質(zhì)的量濃度通常只用于化學計量測量，例如滴定分析。對高精確度的測量，如溶液依數(shù)性的測量，則要使用質(zhì)量摩爾濃度或摩爾分數(shù)。3、摩爾分數(shù)(molefraction)

x為摩爾分數(shù)的量符號。摩爾分數(shù)沒有單位，是個量綱一的量。

4、質(zhì)量分數(shù)(massfraction)w為質(zhì)量分數(shù)的量符號，沒有單位，也是個量綱一的量。

例如：2.5g某純堿試樣中含Na2CO32.0g,該樣品中Na2CO3的質(zhì)量分數(shù)w(Na2CO3)=0.80。質(zhì)量分數(shù)也用來表示純化合物中某組成元素的含量。

第三節(jié)溶液的依數(shù)性

溶液有兩大類性質(zhì)：1）與溶液中溶質(zhì)的本性有關(guān)：溶液的顏色、密度、酸堿性和導電性等。2）與溶液中溶質(zhì)的獨立質(zhì)點數(shù)有關(guān)：而與溶質(zhì)的本身性質(zhì)無關(guān)—溶液的依數(shù)性,如溶液的蒸氣壓、凝固點、沸點和滲透壓等。第三節(jié)溶液的依數(shù)性

(溶液的蒸氣壓下降)

溶液的蒸氣壓下降

在一定溫度下,液體及其蒸氣達到相平衡時,蒸氣所具有的壓力稱為該溫度下液體的飽和蒸氣壓,簡稱蒸氣壓。液體的蒸氣壓1、p與液體的本性有關(guān)2、溫度升高，p增大3、固體的蒸氣壓一般很小4、易揮發(fā)性物質(zhì)的p大，難揮發(fā)性物質(zhì)的p

小。思考：蒸氣壓與溫度有什么關(guān)系？答：不同溶劑蒸氣壓不同,相同溶劑溫度升高,蒸氣壓增大。不同溫度下水的蒸氣壓現(xiàn)象:水的體積減少,葡萄糖水溶液體積增加。驅(qū)動力：溶液的蒸氣壓低于純?nèi)軇┑恼魵鈮?---壓差。

理想溶液的蒸氣壓---拉烏爾定律(Raoult’slaw)法國物理學家拉烏爾根據(jù)實驗得出以下定量關(guān)系：溶液上方由溶劑產(chǎn)生的分壓等于純?nèi)軇┑恼魵鈮撼艘匀芤褐腥軇┑哪柗謹?shù),而與溶質(zhì)的本性無關(guān)。即：p=p*·x式中p表示溶液的蒸氣壓，p*表示純?nèi)軇┑恼魵鈮?，x表示溶劑的摩爾分數(shù)。溶液蒸氣壓降低的性質(zhì)是一種“依數(shù)性”。在一定量的水中，或溶解1.0mol葡萄糖(C6H12O6,非電解質(zhì))，或溶解1.0mol乙二醇[C2H4(OH)2，非電解質(zhì)]，其蒸氣壓下降程度大體都相同。

實際溶液(特別是濃度較大的溶液)不能精確地服從拉烏爾定律。

蒸氣壓下降的應(yīng)用干燥劑工作原理

CaCl2、NaOH、P2O5等易潮解的固態(tài)物質(zhì),常用作干燥劑。因其易吸收空氣中的水分在其表面形成溶液,該溶液蒸氣壓較空氣中水蒸氣的分壓小,使空氣中的水蒸氣不斷凝結(jié)進入溶液而達到消除空氣中水蒸氣的目的。

第三節(jié)溶液的依數(shù)性

(溶液的沸點升高和凝固點下降)

沸點升高和凝固點降低是蒸氣壓下降的必然結(jié)果●AB是水的蒸氣壓曲線●AC是冰的熔化曲線或水的凝固曲線●AD是不同溫度下冰的蒸氣壓曲線●AB、AC、AD三條曲線交叉的A點叫三相點沸點升高值和凝固點降低值均正比于溶液的質(zhì)量摩爾濃度b：△Tb=Kb

b△Tf=Kf

bKb----沸點升高常數(shù)Kf----凝固點降低常數(shù)沸點升高值和凝固點降低值與溶質(zhì)的性質(zhì)無關(guān)。例如Kb(H2O)=0.52℃/mol·kg-1

，不論1mol·kg-1

的蔗糖水溶液還是1mol·kg-1的乙二醇溶液，其沸點將比純水沸點高出0.52℃。解NaCl為AB型電解質(zhì)，i=2ΔTf(NaCl)=2×0.100mol·kg-1×1.86K·kg·mol–1=0.372K

Tf(NaCl)=-0.372℃。例計算0.100mol·kg-1的NaCl溶液的凝固點。沸點升高和凝固點降低的應(yīng)用防凍劑冬天為防止汽車水箱結(jié)冰,可加入甘油、乙二醇等以降低水的凝固點,避免因結(jié)冰,體積膨脹而使水箱破裂。冷凍劑食鹽-冰（30gNaCl+100g冰）-22℃CaCl2-冰（42.5gCaCl2+100g冰）-55℃測定分子的相對分子質(zhì)量以凝固點下降應(yīng)用較多。因為Kf＞Kb,ΔTf＞ΔTb,所以實驗誤差較小,且凝固時有結(jié)晶析出,易于觀察。當溶質(zhì)的相對摩爾質(zhì)量MB很大時,由于ΔTf太小,準確性差,因此只適用于MB較大的情況。例：將0.638g尿素溶于250g水中，測得此溶液的凝固點降低值為0.079K，試求尿素的相對分子質(zhì)量。解低熔合金的制備利用固態(tài)溶液凝固點下降原理,可制備許多有很大的實用價值的合金。如33%Pb(mp.327.5℃)與67%Sn(mp.232℃)組成的焊錫,熔點為180℃,用于焊接時不會使焊件過熱,還用作保險絲。如自動滅火設(shè)備和蒸汽鍋爐裝置的伍德合金,組成中含鉍38～50%、鉛25～31%、錫12.5～15%、鎘12.5～16%。熔點低60℃~70℃。第三節(jié)溶液的依數(shù)性

(溶液的滲透壓)

滲透現(xiàn)象和滲透壓力1、溶劑通過半透膜進入溶液或溶劑從稀溶液通過半透膜進入濃溶液的現(xiàn)象(單向擴散)。用半透膜將溶液與水分開,可以看到蔗糖溶液面上升。2、滲透原因：溶劑分子能通過半透膜，而溶質(zhì)分子不能

。條件：①半透膜②膜兩側(cè)溶液濃度不等。方向：溶劑分子從純?nèi)軇芤?，或是從稀溶液→濃溶液。滲透壓——阻止?jié)B透進行所施加的最小外壓,用П表示。滲透壓測定的應(yīng)用測定分子的相對分子質(zhì)量滲透壓有較大數(shù)值,容易測定,因此可以準確測定化合物的摩爾質(zhì)量。例如：濃度為0.00100mol·kg-1的某高分子物質(zhì)（如蛋白質(zhì)）的水溶液,其沸點升高的數(shù)值為ΔTf

=0.00186K,因此用沸點升高的方法測定是十分困難的。若用滲透壓法,則π=cRT=（0.00100×103×8.314×298.15）Pa=2.48×103Pa此數(shù)值可以很精確地測定。等滲溶液與反滲透等滲溶液人體血液的滲透壓約為780kPa,病人注射或輸液時,使用0.9%的NaCl溶液（0.16mol·dm-3）或5%的葡萄糖溶液(0.28mol·dm-3),這兩種溶液與紅細胞和血漿都是等滲溶液（即滲透壓相等）。例：計算輸液用50.0g·L-1葡萄糖溶液和9.00g·L-1NaCl溶液(生理鹽水)的滲透濃度。解葡萄糖(C6H12O6)的摩爾質(zhì)量為180g·mol-1，NaCl的摩爾質(zhì)量為58.5g·mol-1，高滲溶液中等滲溶液中低滲溶液中反滲透若外加在溶液上的壓力大于滲透壓,則會使溶液中的溶劑向純?nèi)軇┓较蛄鲃?使純?nèi)軇w積增加,該過程叫反滲透。廣泛用于海水淡化、工業(yè)廢水的處理及溶液的濃縮等,關(guān)鍵在于耐高壓半透膜的制備。答：濃溶液中溶質(zhì)的微粒數(shù)較多,溶質(zhì)微粒間的相互作用及溶質(zhì)微粒與溶劑分子間的相互作用復雜,使稀溶液定律的定量關(guān)系產(chǎn)生偏差。而在電解質(zhì)溶液中,由于電解質(zhì)的解離,使得稀溶液定律的定量關(guān)系不適用。思考1：濃溶液是否滿足依數(shù)性定律？思考2：相同濃度的電解質(zhì)溶液的蒸氣壓與非電解質(zhì)比如何變化？答：其蒸氣壓下降,沸點上升和凝固點下降,以及溶液滲透壓的數(shù)值變化均比同濃度的非電解質(zhì)大。例：將質(zhì)量摩爾濃度均為0.10mol·kg-1的BaCl2,HCl,HAc,蔗糖水溶液的粒子數(shù)、蒸氣壓、沸點、凝固點和滲透壓按從大到小次序排序:解：按從大到小次序排序如下：粒子數(shù)BaCl2→HCl→HAc→蔗糖蒸氣壓蔗糖→HAc→HCl→BaCl2沸點BaCl2→HCl→HAc→蔗糖凝固點蔗糖→HAc