2013 第二章 稀溶液的依数性解析

渗透现象
膜内
膜外 溶剂分子通过半透膜进入溶液的自 发过程称之为渗透或渗透现象。
Organic Chem
半透膜
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。 人造：医用透析膜、火棉胶等。
Organic Chem
渗透原因：溶剂分子能通过半透膜，而溶质分子不能 。
Organic Chem
液体蒸汽压——本质和温度
p0101.3kPa 乙醚
34.6 oC
乙醇 78.5 oC
水 100 oC
p/kPa
易挥发物质—p大 难挥发物质—p 小
0 20 40 60 80 100
oC 120 T / Organic Chem
二、稀溶液的蒸气压下降（Δp）
加入一种难挥发性溶质
Van’t Hoff 荷兰化学家 1901年获诺贝尔化学奖
Organic Chem
van’t Hoff方程式
πV＝nBRT （与理想气体方程相似） π＝cBRT π— 溶液的渗透压; n — 溶质的物质的量
R = 8.314 kPa· L· mol-1· K-1
在一定温度下，溶液的渗透压力与溶液的浓 度成正比。即渗透压力与单位体积溶液中所含溶
p (kPa) 101.3
纯水
溶液蒸气压低，若 使 蒸 气压 等 于外 压 ， A 需 升 高更 高 的温 度 。
溶液
B
Tb
Tb T (K)
373 溶液的沸点总是高于纯溶剂沸点
溶液沸点升高是由溶液的蒸汽压下降引起
Organic Chem
沸点上升规律
ΔTb= K/· ΔP = K/· K· bB ∴ ΔTb= Kb·bB
m为溶质的质量，π为渗透压，M为溶质
的摩尔质量。
Organic Chem
练习题4
1L溶液中含5.0g马血红素，在 298 K时测得 溶液的渗透压为0.182 kPa, 求马血红素的相对分 子质量。
mRT M V
5.0 8.314 298 6.8 10 4 0.182 1
Organic Chem
纯
水
半 透 膜
为了恰好阻止溶剂渗透而在溶液液面上施加的 压力就定义为渗透压π。渗透压的单位:Pa或kPa
Organic Chem
如果被半透膜隔开的是两种不同浓度的溶液，
为阻止渗透现象发生，应在较浓溶液上施加一压
力，这一压力应是两溶液的渗透压力之差。
Organic Chem
反向渗透(reverse osmosis)
将占据一部分溶剂的表面 蒸气压：溶液＜纯溶剂
p↓
Organic Chem
拉乌尔（ Raoult ）定律：
一定温度下，难挥发非电解质稀溶液的蒸气压
与溶剂的摩尔分数成正比，而与溶质的本性无关。
p = p*A xA —— 经验公式
溶剂的蒸气压为 pA* , 溶液的蒸气压为 p; xA为溶 剂的摩尔分数。
第二章
稀溶液的依数性
Colligative Properties of dilute solution
溶液的概念
蔗糖——水
溶液 溶液
溶液
氯化钠——水
饮料
物质以分子、原子或离子状态分散于另一种 物质中所构成的均匀而稳定的体系叫溶液。
Organic Chem
溶液必须具备的条件
必须至少具有两种物质
必须是均匀而稳定的
Organic Chem
2. 用盐和冰的混合物作冷却剂 例如：采用NaCl和冰，温度可以降到–22oC， 用CaCl2·2H2O和冰，温度可以降到–55oC。 汽车水箱中加甘油或乙二醇
Tf↓
Organic Chem
第四节
1. 渗透现象
溶液的渗透压
纯 水
蔗糖溶液(浓)
一、渗透现象和渗透压
Organic Chem
Organic Chem
溶液的分类 液体溶液
固态溶液：氢气溶解于钯中、汞溶解
于锌当中以及锌溶于铜中
气态溶液：空气
Organic Chem
绝大多数溶液的性质由溶质 和溶剂共同决定
溶液的颜色
导电性
表面张力
Organic Chem
教学内容
另有一些溶液的性质仅决定于溶液中溶质粒子 的数目和溶剂的性质，而与溶质的本性无关，这类 性质称为稀溶液的依数性。 • 蒸气压下降 (vapor pressure lowering)
T (K)
Tf 273 溶液的凝固点降低，溶液蒸气压下降的结果
Organic Chem
凝固点下降规律
ΔTf ＝ Kf ·bB Kf 凝固点降低常数，单位同Kb
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。
Organic Chem
练习题 2 1、判断：0.1mol/Kg葡萄糖溶液与0.1mol/Kg
甘油溶液的凝固点降低值和沸点升高值分别相等。 2、判断：0.1mol/L葡萄糖溶液的凝固点降低
值和沸点升高值相等。X Kf ≠ Kb
Organic Chem
溶液凝固点降低的应用
1、测定溶质的相对分子质量（特别是小分子）
ΔTf ＝ Kf ·bB
K f mB MB mA ΔTf
凝固点降低法具有灵敏度高、实验误 差小、低温测定生物样品不易变性等优点。
质的数目成正比，而与溶质的本性无关。
Organic Chem
注意！
① c 相同、不同非电解质溶液, 因溶质粒子数 相等，π相同； 如： 0.25mol· L-1 蛋白质溶液与 0.25mol· L-1 的淀 粉溶液的渗透压相等。
Organic Chem
② c 相同、电解质溶液与非电解质溶液，因单位体
Kb—溶剂的沸点升高常数 单位：K· Kg· mol-1 与溶剂本性有关与溶质本性无关
Organic Chem
第三节
溶液的凝固点降低
一、液态纯物质的凝固点
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（Tf）。
如：H2O(l)
273K,101.3kPa
H2O(s)
水的凝固点273.15K
Organic Chem
为什么只有当物质固、液两相蒸气
压（p）相等时，它们才能平衡共存？ 因为，否则 p 大者必向 p 小者转化。 p大
p小
Organic Chem
二、溶液的凝固点降低 p/KPa
A: 冰～水共存 0.61 冰 B A B: 冰～溶液共存 水 溶液 Tf
△Tf ＝ Tf* - Tf
• 沸点升高 (boiling point elevation)
• 凝固点降低 (freezing point depression)
• 渗透压 (osmotic pressure)
Organic Chem
教学要求

了解稀溶液的蒸气压下降、沸点升高、凝固点 降低的原因。 熟悉稀溶液的蒸气压下降、沸点升高、凝固点 降低的概念及相关计算。
三、渗透压在医学上的意义
1、渗透浓度
表示能产生渗透作用的溶质粒子的总物质的
量浓度，cos单位：mmol.L-1
由于溶液的π与溶液的cos成正比，因此，可以
用cos衡量或比较溶液的π大小。
临床上规定，人体血浆总渗透浓度正常范围
是280～320 mmol.L-1
Organic Chem
临床上常用的等渗溶液


掌握溶液渗透压力的概念及渗透浓度的计算，
熟悉渗透压力的医学应用。
Organic Chem
第一节
溶液的蒸气压下降
一、液体的蒸汽压
水（l）
蒸发
凝结
水（g）
当v蒸发= v凝结时，气、液相达到平衡，这种与
液相处于动态平衡的气体叫做饱和蒸气。
蒸气压：饱和蒸气具有的压力称为该温度下的饱和蒸气压
单位为 Pa （帕）或 kPa （千帕）。
cos cos NaCl c葡萄糖 2 9.00 g L1 100mL = 1 58.5 g mol (100 100) mL 50.00 g L1 100mL 180 g mol 1 (100 100) mL 0.293mol L1 293mmol L1
Δp = p* - p = p*A – p*A xA = p*A xB
Organic Chem
对于稀溶液 nA >> nB
xB
nB nB nB bB M A mA / M A nA nB nA
Δp = p*ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ xB
设 K= p*A MA
p K bB
K 取决于溶剂本性，与溶质本性无关
π液＝π血总渗 等渗溶液
π液<π血总渗 低渗溶液 π液>π血总渗 高渗溶液
Organic Chem
思考题6
病人输液时为什么通常用等渗溶液？ 红细胞放在 (a)等渗液 (b)高渗液 (c)低渗液
维持原状
胞浆分离
溶血现象
Organic Chem
临床上向病人大量补液、甚至小计量注射时 都要注意溶液的渗透压。 临床输液也并不是“凡输液就要用等渗溶液”， 还要考虑人体生理的调节能力及承受能力。
对于稀溶液
p K cB
Organic Chem
练习题1 1 、判断：将相同物质的量的葡萄糖和果糖分别溶解 在100g水中，则两种溶液的蒸汽压相同。 √
2、判断：将相同质量的葡萄糖和甘油分别溶
解在100g水中，则两种溶液的蒸气压相等。
X
Organic Chem
Raoult定律适用范围
1. 非电解质 适用于葡萄糖、果糖、甘油等非电解质溶 液，而不适用于NaCl等电解质溶液。 2. 难挥发 否则必须考虑溶质的蒸气压 3. 稀溶液 不须考虑溶质分子对溶剂分子的作用力
Organic Chem
第二节
溶液的沸点升高
一、液体的沸点 液体的沸点是液体的蒸气压等 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。
Organic Chem
液体的沸点随外压变化
外压大——沸点高 外压小——沸点低
Organic Chem
二、溶液的沸点升高
蔗糖溶液。
（2）0.5mol·L-1CaCl2溶液与0.5 mol·L-1尿素溶液。
Organic Chem
3. 渗透压公式的应用
对于非电解质稀溶液，可通过测定溶液的渗透 压π，间接地测定溶液中溶质的分子量MB。
m m V V nRT nRT RT RT M M mRT M V
生理盐水 渗透浓度为： 308 mmol.L-1
0.278 mol.L-1葡萄糖溶液 渗透浓度为： 278 mmol.L-1
0.149 mol.L-1碳酸氢钠溶液 渗透浓度为： 298 mmol.L-1
Organic Chem
练习题5
把 100 ml 9.0 g· L-1 生理盐水和 100 ml 50.0 g· L-1的葡萄糖溶液混合，与血浆相比，此混合溶 液是高渗溶液、低渗溶液或等渗溶液? 解：混合溶液的渗透浓度为
在溶液一侧若是施加的外压大于渗透压力，则 溶液中会有更多的溶剂分子通过半透膜进入溶剂一 侧，这种使渗透作用逆向进行的过程称为反向渗透。
Organic Chem
二 、渗透压与浓度、温度的关系
1886年, Van’t Hoff 提出：
对稀溶液来说，渗透压与溶
液的浓度和温度成正比，其比例常
数就是气体状态方程式中的常数R。
Organic Chem
2、等渗、低渗、高渗溶液
π相等的两种溶液称为等渗溶液 π相对高的溶液叫做高渗溶液 π相对低的溶液叫做低渗溶液 发生渗透作用时，水从低渗溶液渗入高渗溶 液，直到渗透平衡。
Organic Chem
临床上是以血浆总渗透压为标准来确定溶 液是等渗、低渗或者高渗。
π 血总渗 ＝769.9kPa
Organic Chem
临床上常用高渗的山梨醇或高渗的右旋糖苷作脱 水剂，治疗颅内水肿，降低颅内压。
对于心、肾功能差的老年、幼儿患者输入大量的
等渗溶液易造成电解质潴留而出现水肿等并发症，故
反而以低渗输液更为常见。
注意！
用高渗溶液进行静脉注射，用量不能太多， 注射速度不能太快，否则会造成局部高渗引起红 细胞皱缩。
积溶液中所含溶质的粒子数不等,所以渗透压也不同。 如：0.3mol· L-1 葡萄糖溶液的渗透压是0.3mol· L-1 的NaCl溶液渗透压的一半。
Organic Chem
练习题3
• 判断下列各对溶液渗透压的高低，并指出水的渗透方向 。(假定有理想半透膜隔开)。 （1）0.0278 mol·L-1葡萄糖溶液与0.0146mol·L-1
c(H2O)膜外> c(H2O)膜内
Organic Chem
渗透现象的产生
1. 产生条件 半透膜 浓度差
2. 方向 溶剂由稀向浓 3. 限度 达到渗透平衡
Organic Chem
思考
判断渗透方向 0.2mol/L葡萄糖 0.1mol/L葡萄糖
Organic Chem
2、渗透压
渗 透 压
蔗糖溶液