大学基础化学 第一章 溶液 PPT课件

定义：物质B的质量mB除以混合物（或溶液） 的体积V。
表达式： ρB＝mB/V 单位：g/L； mg /L；μg /L； g/ml; kg/m3 注意事项： (1)代替了旧制的质量-体积百分浓度 (2)临床上的百分浓度一般是指质量浓度(g/ml) (3)废除w/V
世界卫生组织建议：医学上表示体液 组成时，凡是体液中相对分子质量已知的 物质，均应使用物质的量浓度；对于相对 分子质量未知的物质，可以暂时使用质量 浓度。
Tb0 Tb1 T/oC
△Tb = Tb1－ Tb0
沸点上升规律
△Tb∝△ p △Tb∝K·bB △Tb＝Kb·bB Kb称为溶剂的沸点升高常数，单位是 K·kg·mol-1，它只与溶剂的本性有关。
一定温度下，难挥发非电解质稀溶液沸点 的上升与溶液的质量摩尔浓度成正比，而与溶 质的种类和性质无关。
但这种变化又与通常的纯化学过程不同，因为用 蒸馏、结晶等物理方法仍能很容易使溶质从溶剂 中分离出来。
溶解过程分两步：
i)溶质分子或离子的离散，该过程需吸热以克 服原有质点间的吸引力，这个步骤倾向于使溶 液体积增大。
ii)溶剂分子与溶质分子间产生新的结合，即 “溶剂化”（水合作用）过程，这是放热的、 体积缩小的过程。
（一）渗透现象和渗透压 osmotic phenomenon and osmotic pressure
some time
扩散——分子的运动和迁移
讨论实验
半透膜semipermeable memberane
只允许体积较小的水分子通过，体积较 大的溶质粒子不能通过的薄膜。
天然：动植物细胞膜、动物膀胱膜、 肠衣、各种蛋膜、植物根膜。
溶液的概念
溶液是由一种以上物质组成的均匀而稳定的 分散系统。
广义溶液的定义： 溶质(solute)以分子、离子或原子的状态
分散于溶剂(solvent)中所构成的均匀而稳定的 体系称为溶液又称分散系。
(钢C+Fe、黄铜Zn+Cu -合金)
溶液的分类：
固态溶液 钢
根据溶剂状态的不同 液态溶液
气态溶液 空气
整个过程是放热还是吸热，体积是缩小还是增 大，受这两个因素制约。
饱和溶液与溶பைடு நூலகம்度
saturated solution and solubility
溶解过程也是一个双向的动态平衡过程。 达到平衡时，与溶质固体共存的溶液叫饱和溶液。 在一定温度与压力下，一定量饱和溶液中溶质的含
量叫溶解度。 习惯上常用100g溶剂所能溶解溶质的最大克数表
比较
物质的量浓度 cB
cB
nB V (L)
单位: mol·L-1 , mmol·L-1
质量摩尔浓度bB
bB
nB mA (kg)
单位: mol·kg -1 mmol·kg -1
稀溶液中 bB ≈cB
摩尔分数mole fraction (xB)
定义：表示溶质的物质的量与溶液或混合 物的总物质的量之比。
•电解质：p= i K bB 如： 对于NaCl: i=2；对于CaCl2: i=3 •K为比例系数,只与溶剂有关，与溶质无关. •当溶质为挥发性时，溶液的蒸气压等于溶剂 和溶质贡献之和。
例 已知293K时水的饱和蒸气压为2.338kPa，将6.840g蔗糖
(C12H22O11)溶于100.0g水中，计算蔗糖溶液的蒸汽压.
人造：医用透析膜、火棉胶、亚铁氰 化铜半透膜等。
渗透现象osmosis
▪ 溶剂分子通过半透膜进入到溶 液中的过程, 称为渗透 。
▪ 用半透膜将溶液与水分开, 可以看到蔗糖溶液面上升。
渗透产生的原因 the cause of osmosis forming
据以上分析可知，由于溶 质不能通过半透膜，而水分子 可以自由往来，以致于水分子 由纯水一边进入溶液的速度比 相反的过程速度大，即：V扩散 不同，在宏观上表现为溶液一 侧液面的升高，产生渗透现象。
单位：Pa、kPa
p0101.3kPa 乙醚 34.6 oC
乙醇
水
78.5 oC 100 oC
p/kPa
0 20 40 60 80 100 120
T /oC
一、蒸气压下降vapor pressure lowering
在纯溶剂中加入少量难挥发的溶质时，液体 的蒸气压下降。
p0为纯溶剂的蒸气压
p为稀溶液的蒸气压
由溶质B和溶剂A组成的溶液：
xB＝
nA
nB
nB
xA＝
nA nA
nB
单位：量纲为1的量或称单位为1
xA + xB ＝1
思考：由溶质B1、B2和溶剂A组成的溶液xB1、 xB2、xA之间有什么关系？
第三节 稀溶液的依数性 colligative properties
不同溶液的特性不同，但有几种性质是一 般稀溶液所共有的，这类性质与浓度有关，而 与溶质的性质无关，并且测定了一种性质还能 推算其它几种性质。
奥斯瓦尔德把这类性质命名为“依数性”。
气体或容易挥发的液体可用理想气体方程 求摩尔质量。而难挥发的液体或固体可从其稀 溶液的依数性测定摩尔质量。
蒸气压 Vapor pressure
在一定温度下，当液体与其蒸气达到液、气两相 平衡时，液面上方的蒸气称为饱和蒸气，饱和蒸气所 产生的压强称为该温度下液体的饱和蒸气压，简称蒸 气压。
示溶解度。
（IUPAC建议用饱和溶液的浓度cb表示溶解度Sb，
单位为mol⋅dm-3）。
相似相容规则 (Like Dissolves Like)
一种溶质在某种溶剂中的溶解度是否有办法 来预测？
到目前为止还没有建立普遍的理论。只能凭 经验性的规则近似预测溶解度的相对大小。
常见的经验规则是相似相容规则: 溶质与溶剂分子间结构、分子极性相似则溶
常见溶剂的T0b 、Kb和T0f 、Kf值
溶剂
Tb0/ ℃ Kb/(K·kg·mol- Tf0 / ℃ Kf /(K·kg·mol-1) 1)
水
100
0.512
0.0
1.86
乙酸
118
2.93
17.0
3.90
苯
80
2.53
5.5
5.10
乙醇
78.4
1.22
-117.3
1.99
四氯化碳 76.7
5.03
EXAMPLE
例：将0.638g尿素溶于250g水中，测得此溶 液的凝固点为－0.079ºC，求尿素的相对分子 质量。
解：水的Kf为1.86
MB
1000
Kf mB mA Tf
10001.86
0.638
250 0.079
60g mol 1
Reflection
osmotic pressure
50(g L1)
=5%(g·ml-1)
质量摩尔浓度 molality（ bB）
定义：1kg溶剂中含有溶质B的物质的量
符号： bB 单位：mol ·kg-1
表示式：bB=nB/mA 注意事项：
(1)需指明基本单元。 (2)对于极稀的水溶液，其数值与物质的量浓度近似 相等。 (3)使用优点：不受温度影响。
稀溶液中 nA>> nB
xB
=
nB nA + nB
nB nA
=
nB mA /MA
=
bB M A
△p＝ p* xB
由以上两式，得 Δp = p*AM AbB = kbB
p Kv bB
在一定温度下，难挥发非电解质稀溶液的蒸气 压下降与溶质的质量摩尔浓度成正比，而与溶质的 种类和性质无关.
适用条件：难挥发 、非电解质的稀溶液。
解：蔗糖的摩尔质量为342.0g.mol-1，所以
水的摩尔分数为
100.0g
x(H2O)
18.02g mol 1
100.0g 18.02g mol
1
6.840g 342.0g mol
1
5.549mol (5.549 0.02000)mol
0.9964
蔗糖溶液的蒸汽压为 p = p0·xA = 2.338kPa×0.9964 = 2.330(kPa)
pakpa在一定温度下当液体与其蒸气达到液气两相在一定温度下当液体与其蒸气达到液气两相平衡时液面上方的蒸气称为平衡时液面上方的蒸气称为饱和蒸气饱和蒸气饱和蒸气所饱和蒸气所产生的压强称为该温度下液体的产生的压强称为该温度下液体的饱和蒸气压饱和蒸气压简称简称蒸蒸气压气压
第一章 溶液 (Solution)
主要内容
第一节 溶解过程 第二节 溶液的浓度（组成量度） 第三节 稀溶液的依数性
目的要求
1. 了解溶解过程及相似相容原理； 2. 熟悉溶液浓度（组成量度）的各种表达形式； 3. 熟悉稀溶液的蒸气压下降、沸点升高、凝固点
降低概念及计算; 4. 掌握溶液渗透压的概念及其计算，熟悉渗透压
在医学上的应用。
常见溶剂的T 0b和Kb值
溶剂 Tb0 /
Kb
溶剂
℃ /(K·kg·mol-1)
水 100
0.512 四氯 化碳
Tb0 /
℃ 76.7
Kb
/(K·kg·mol-1)
5.03
乙酸 118
2.93 乙醚 34.7
2.02
苯 80
2.53 萘
218
5.80
乙醇 78.4
1.22
三、溶液的凝固点降低 freezing point lowering
-22.9
32.0
乙醚
34.7
2.02
-116.2
1.8
萘
218
5.80
80.0
6.9
凝固点下降法与沸点上升法比较
MB
Kf
1000mB Tf mA
g/mol
bB
nB mA (kg)
1.溶剂的Kf值一般大于Kb值，故测定温差时 相对误差较小，求得的相对分子质量的误
差也较小。
2.许多生物样品(如蛋白质)高温易被破坏， 宜低温测定。
溶质为固体
根据溶质状态不同
液态溶液
溶质为液体
溶质为气体
真溶液 d<1nm 根椐溶质粒子大小 胶体溶液 d =1~100nm
粗分散系 d>100nm
第一节 溶解 dissolution
溶解过程是一种特殊的物理化学过程。
溶液形成的过程总伴随着能量变化、体积变化， 有时还有颜色变化。
溶解不是机械混合的物理过程，而总伴有一定程 度的化学变化。
凝固点 freezing point
液态纯物质的凝固点是指在一定的外压下 (101.3kPa)，该物质的液相和固相的蒸气压相 等时，即固－液两相平衡共存时的温度。
纯水的凝固点（273K）又称为冰点， 即在此温度水和冰的蒸汽压相等。
溶液的凝固点是指刚有溶剂固体析出 时的温度Tf .
注意：溶液的凝固,开始析出的是溶 剂的固体(即不含溶质，若水为溶剂时析 出的是冰)。
B 的质量浓度与 B 的物质的量浓度之 间的关系为：
ρB=cBMB
MB 为 B 的摩尔质量。
EXAMPLE
500ml 碳 酸 氢 钠 注 射 液 中 含 25g NaHCO3，计算该注射液的质量浓度。
解： m(NaHCO3)=25g V=0.5L
(NaHCO3 )
m(NaHCO 3 V
)
25 0.5
二、溶液的沸点升高
(boiling point elevation)
液体的沸点(boiling point) ❖ 液体的沸点是液体的蒸汽 压等于外界压强时的温度。
❖液体的正常沸点 是指 外压为101.3kPa时的沸 点。
原因：溶液的蒸气压低于纯溶剂的蒸气压。
p/ kPa
P0 101.3kPa
纯溶剂 稀溶液
△p= p*－p
p/ kPa
蒸气压下降曲线
纯溶剂 稀溶液
T/oC
拉乌尔定律(Raoult’law) p＝ p* xA
p＝p* (1-xB) = p* － p* xB p*－p＝ p* xB △p＝ p* xB
一定温度下，难挥发非电解质稀溶液的 蒸气压下降与溶质的摩尔分数成正比，而与 溶质的本性无关。
质易溶于溶剂中。 溶解度特性的应用： 提纯、分离、 萃取等。
第二节 溶液的浓度 concentration
定义:
一定量溶液或溶剂中含有特定组分的量。
医用无机化学中常用浓度表示法：
质量浓度ρB 、质量分数ωB 、物质的量浓度 cB 、质量摩尔浓度bB、摩尔分数xB、 体积分 数φB。
质量浓度mass concentration(ρB)
3.高温溶剂易挥发,改变溶液的组成标度,测 定值的重现性差。
●用凝固点降低法测摩尔质量，准确度优于蒸 气压法和沸点法。对挥发性溶质不能用沸点法 或蒸气压法测定摩尔质量，而可用凝固点法。 ●冬天汽车散热器冷却水的防冻、松树叶子不 冻的原因，均为凝固点降低原理。
●有机化学实验常用测定沸点或熔点的方法来 检测化合物的纯度，此时含杂质的化合物可看 作溶液，含杂质的物质的熔点比纯化合物低， 沸点比纯化合物高。
凝固点降低的原因
在凝固点时，固－液达到平衡，两相 的蒸气压相等。
由于溶液的蒸气压降低，自然必须降 低温度使固－液相的蒸气压重新相等，以 建立平衡（固液相的蒸气压随温度变化的 速度不同）。
p/kPa
p＝0.6105kPa
固相蒸汽压
Tf
液相蒸汽压 T/oC
p/kPa
p0 p1
P0水＝0.6105kPa
纯溶剂 （固态）
纯溶剂 稀溶液
Tf1 Tf0
△Tf ＝ Tf0-Tf1
T/oC
凝固点下降规律
△Tf ∝△p
△Tf ∝K·bB △Tf ＝Kf·bB Kf为溶剂的凝固点降低常数，单位是 K·kg·mol-1,只与溶剂的本性有关。
一定温度下，难挥发非电解质稀溶液的凝 固点的下降与溶液的质量摩尔浓度成正比， 而与溶质的种类和性质无关。