大学基础化学课件

van’t Hoff公式说明
意义：温度一定时，任何稀溶液，只要它们的 质点浓度相等，则渗透压一定相等。
例：在相同温度下，有：
П 0.1mol／L葡萄糖溶液 ＝ П 0.1mol／L蔗糖溶液 П 0.1mol／L葡萄糖溶液 ＝ П 0.05mol／LNaCl溶液
渗透条件与方向
渗透条件 ①存在半透膜； ②膜两侧单位体积内溶剂分子数不等。 渗透方向 溶剂分子总是从稀溶液往浓溶液方向渗透。
时间
纯溶剂凝固曲线图
纯液体和纯固体的蒸气压曲线
蒸气压
b cd段，纯固体的蒸气压曲线。 d ab段，纯液体的蒸气压曲线。
交叉点d，固液平衡蒸气压。
a c
温度
T
溶液的凝固点降低
蒸气压
纯液体 溶液
在纯溶剂中加入难 挥发性物质形成的 溶液后，其凝固点 比纯溶剂的低。
此时凝固的是溶剂。
纯固体 ⊿Tf ＝T0－T T T0
2－3
溶液的渗透压
为什么用生理盐水清洗伤口时感觉不怎么 痛，而用清洗涤伤口时感觉非常痛？这都 与渗透压有关。 溶液的渗透压在化学和医学上都是非常重 要性质。 因此，掌握溶液的渗透压性质非常重要。
扩散
扩散是一种自发过程，是能量降低的过程。 例如，在一杯清水中滴加一滴墨水，一段 时间后，整杯清水都将变色。
将纯液体冷却至一定温度后，液体会产生 固体，此时继续冷却，固体的数量会增加， 但液体的温度不会改变。此时整个体系处 于固液平衡共存的温度称为该物质的凝固 点。
下面我们看看纯液体的凝固曲线图和纯液 体和纯固体的蒸气压曲线图
纯液体的凝固曲线图
温度
a
ab段，纯液体冷却。
b
c d
bc段，纯液体凝结。 cd段，固体冷却。
这种现象称为溶液的蒸气压下降。 注意：蒸气压均由溶剂分子组成。
溶液的蒸气压下降示意图
同温度下溶液的蒸气压总是低于纯溶剂的蒸气压
蒸气压
纯溶剂
溶液
P0 ⊿P ＝ P0－ P P T 温度
溶液的蒸气压下降原因
当纯溶剂中溶有难挥发性的溶质后，部分溶质分子会占 据溶剂的部分表面，因此在单位时间逸出液面的溶剂分 子数就比全为纯溶剂时少，同时溶质分子对溶剂的吸引 作用也使凝结程度加大。
溶液渗透浓度的计算。
溶液的定义
溶液 物质以分子、原子或离子的状态分散于另一种 物质中形成均匀而稳定的体系。 溶质 其中被分散的物质称为溶质，通常用B表示。 溶剂 分散溶质的物质称为溶剂，通常用A表示。 溶质＋溶剂 → 溶液
溶液在生物体中的意义
血液循环、淋巴液循环、人体的新陈代谢 中营养物质的吸收、废物的排泄、人生病 后药物的吸收与作用均离不开溶液。
溶液的沸点升高示意图
蒸气压
纯溶剂 溶液
101.3KPa
பைடு நூலகம்
⊿Tb＝ T －T0
温度
T0 T
溶液的沸点升高的依数性
溶液的沸点升高与溶质摩尔分数成正比，而 与溶质的本性无关。 ⊿Tb＝Kb·B b 其适用范围是稀溶液。 对于难挥发的电解质稀溶液，需要乘以校正 系数。 ⊿Tb＝i· b·B K b
纯液体的凝固点
⊿P ＝i· CB ＝(1＋α)· C0 K· K·
2－2 溶液的沸点升高和凝固点降低
有了稀溶液蒸气压下降的依数性，我们很 容易解释溶液的沸点升高和凝固点降低。
液体的沸点
当液体的蒸气压与外界压力相等时，此时 对液体加热，液体将会产生大量气泡并从 液面逸出，称为沸腾，此时液体的温度保 持一定不会升高，此温度叫液体在此压力 下的沸点(boiling point)。
van’t Hoff公式的应用
计算生物大分子的相对分子量；在医学中 的应用。
例1
将1.00g血红素溶于适量纯水中，配成 100ml溶液，在20℃时测得溶液的渗透压为 0.366kPa，求血红素的相对分子量。
解
根据П＝ CRT C＝n／V n ＝W ／ M 得： M＝ WRT／ ΠV ＝(1×8.314×293)÷(0.366×0.1) ＝6.66×104
2－1 溶液的蒸气压下降
蒸气压下降是溶液的依数性中最重要的性 质。凝固点下降、沸点升高的原因都能从 这一性质得到解释。
纯物质蒸气压
在一定的温度下把纯液体注入一空的密闭 容器中，一段时间后气相和液相间将达到 动态平衡，这时气相分子的密度不再发生 变化。
与液相处于平衡时的蒸气所具有的压力称 为该温度下的饱和蒸气压，简称蒸气压 （vapor pressure）。
例2 计算，t＝27℃
①溶有18g葡萄糖的1升葡萄糖溶液的Π值
将：xB≈bB· A ／1000，代入： M ⊿P ＝ P0·B x 得： ⊿P ≈ P0· A·B ／1000 M b 令： K ＝ P0· A／1000 M 得： ⊿P ＝K·B b 若该溶液是溶液是稀水溶液，bB ＝CB ，有： ⊿P ＝ K· B C
难挥发电解质稀溶液的拉乌尔定律变化
对于难挥发的电解质稀溶液，由于电解质 会解离，溶液中实际的自由移动的溶质质 点数目会增加，因此，需要对拉乌尔定律 进行校正。方法是乘以校正系数。
纯物质蒸气压实验
在一定温度下，将一纯液态溶剂（例如水）注 入到一密闭容器中。
液面上的一部分动能较高的溶剂分子将会挣脱 液体分子的束缚，从液面上逸出，扩散到液面 上的空间，形成气相，这一过程称为蒸发。
蒸发
当然也会有部分气相的剂分子回到液相，这一 过程称为凝结。
凝结
一段时间后，上述两过程达到平衡。此时液面 上的蒸气压称为该温度下的饱和蒸气压。
静置
纯水
墨水
平衡后
扩散的实质
溶质从局部高浓度变为各处浓度均一的低 浓度以降低能量是扩散的原动力，因此， 当在一杯清水中滴加一滴墨水，一段时间 后，由于溶质发生扩散，整杯清水都将变 色。
半透膜
能允许某些分子或离子自由透过，但不允许 另外的某些分子或离子自由透过的膜片。
糖水
火棉胶 纯水
渗透现象
溶剂分子自发地从纯溶剂或稀溶液透过半透膜 进入浓溶液使溶液液面上升的现象。
温度
溶液的凝固曲线图
温度
a
ab bc cd de b d c e
溶液冷却 溶剂凝结 饱和溶液凝结 固体冷却
时间
溶液的凝固点降低的依数性
溶液的凝固点降低与溶质摩尔分数成正比， 而与溶质的本性无关。 ⊿Tf＝Kf·B b 其适用范围是稀溶液。 对于难挥发的电解质稀溶液，需要乘以校 正系数。 ⊿Tf＝i· f ·B K b
糖水
糖水
Ph＝п
静置
纯水
渗透平衡
渗透现象的实质
在没有半透膜存在时，扩散是溶质从局部 高浓度变为各处浓度均一的低浓度以降低 能量。 当存在半透膜后，由于允许溶剂自由透过， 但不允许溶质透过，因此溶质不能发生扩 散。
此时，发生扩散的是溶剂，通过溶剂的扩 散来达到降低溶质浓度的目的。
渗透活性物质
在溶液中不能透过半透膜并能产生渗透效
蒸发
P0
凝结
纯物质蒸气压与温度的关系
蒸发是一吸热过程，所以温度愈高，液体 的蒸气压愈大。
蒸气压
温度
溶液的蒸气压下降
在此纯溶剂中加入难挥发的溶质后，经过大量 实验，我们发现，都有以下关系： P0＞P P0 溶质 P
结论
当液体溶剂中溶解一种难挥发性的物质成为 溶液后，该溶液的蒸气压总是低于同温度下 纯溶剂的蒸气压。
van’t Hoff定律：
П＝CB· T R·
C：溶质质点的物质的量浓度
П：渗透压 单位Pa 或 kPa
R：8.314J／K· mol 对于电解质稀溶液，需要乘以校正系数。
П＝i· BRT C
电解质稀溶液的依数性
电解质稀溶液的依数性的计算方法如下：
⊿P ＝i· bB K· ⊿Tb＝i· b bB K ⊿Tf＝i· f bB K П＝i· BRT C
⊿P ＝i· bB K·
强电解质的拉乌尔定律
对强电解质，因为每个电解质都会解离，因此 溶液中实际的自由移动的溶质质点数目仅需乘 以简单的倍数即可。 ⊿P ＝i· bB K·
例：NaCl ＝ Na＋＋Cl－ CaCl2 ＝ Ca2＋＋2Cl－
i＝2 i＝3
弱电解质的拉乌尔定律
对弱电解质，由于仅有部分电解质发生解离， 因此溶液中实际的自由移动的溶质质点数目相 对复杂，是所有溶质质点浓度的总和。 例：醋酸HAc是弱电解质，设其解离度为α 在溶液中解离平衡为： HAc＋H2O ⇄ H3O＋ ＋ Ac－ 解离前 C0 ／ ／ 解离后 (1－α)C0 αC0 αC0 C总＝ (1－α)C0＋αC0 ＋αC0＝ (1＋α)C0
沸点与外界压力的关系
外界压力加大，沸点增加。
蒸气压 T2 T1 P1
P2
温度
溶液的沸点升高
设在正常压力下，某纯溶剂已经到达沸点，此 时有： P溶剂＝P外 当我们在纯溶剂中加入难挥发的物质，就会引 起溶液的蒸气压下降， P溶液＜ P溶剂 P溶液＜ P外
要使溶液沸腾，就必须升高溶液的温度， 只有溶液的温度增加到使溶液的 P溶液＝P外 溶液才会沸腾。
拉乌尔定律适用范围
P＝ P0· A x 拉乌尔定律只适用于难挥发的非电解质稀溶 液。 对浓度较大的溶液，误差较大。
原因：稀溶液中溶质粒子之间距离较大，相 互间影响较小，当溶液浓度较大时，溶质粒 子距离小，相互间影响较大，容易形成聚集 体（若是电解质溶液，还可以形成离子氛）。
拉乌尔定律的变形
对于只有一种溶剂和一种溶质组成的溶液，有： 1＝xA＋xB 因此，拉乌尔定律： P＝ P0· A x 变形为： P＝P0· (1－xB) 整理得： P0 － P ＝P0·B x 令：⊿P ＝ P0－ P ，得： ⊿P＝P0·B x
性质二
溶液的另一类性质，其与溶质、溶剂的本性无 关，仅与，溶质在溶液中的相对数量有关，统 称为溶液的依数性(Colligative properties)。 即：在溶剂中加入溶质前后，溶剂某些物理性 质的变化量与溶质的加入量的关系。
例如：在溶剂中加入难挥发的溶质后，溶液与 纯溶剂相比有： 蒸气压下降，凝固点下降，沸点升高等； 而引起这一溶剂物理性质变化的原因与溶质的 本性无关，仅与溶液中溶质的相对颗粒数的多 少有关。
应的溶质粒子（分子、离子）统称为渗透
活性物质。
例：糖水中的糖。
渗透压(osmotic
pressure)
在用半透膜隔开的纯溶剂与溶液中，为恰能 阻止渗透现象的发生所施加于溶液液面上的 压力。 符号：п 单位：Pa 或 KPa Ph
加压 阻止 渗透
п
糖水
渗透 平衡
糖水
糖水
渗透压与溶液浓度及温度的关系
渗透压与渗透压差
渗透压(П)： 是指纯溶剂与溶液之间所产生的静压力。 П＝i· BRT C 渗透压差(⊿П) ： 两个不同浓度的溶液之间的渗透压之差。 ⊿П ＝ П2－ П1
反渗透
在溶液上方施加一个比渗透压大的压力，
使溶液中的溶剂透过半透膜。
糖水
反渗透
糖水
反渗透应用
如：海水的淡化。
加压 海水
淡 水
溶液蒸气压下降的依数性
温度一定时，难挥发的非电解质稀溶液的蒸气 压下降与溶质摩尔分数成正比，而与溶质的本 性无关。称为拉乌尔（Raoult）定律。 P＝ P0· A x P：溶液的蒸气压。 P0：纯溶剂的蒸气压 xA：纯溶剂的摩尔分数
从拉乌尔定律的计算式：
P＝ P0· A x
我们可以知道： 溶液蒸气压下降仅与纯溶剂的蒸气压及纯溶 剂的摩尔分数有关，与溶质的本性无关。
溶液的性质特点
溶液的获得非常简单，无非是将一定量的 溶质溶入一定量溶剂中即可配成，但就是 这简简单单的过程就会产生两类截然不同 的性质。
性质一
第一类就是我们较熟悉的，中学已经接受 了的性质，即溶质、溶剂有自身的化学性 质和溶质在溶入溶剂的过程中，溶质与溶 剂间会发生化学反应。 如： 无水CuSO4（几乎无色）→溶于水→蓝色 原因： CuSO4＋4H2O→[Cu(H2O)4]2＋＋SO42－ 蓝色
第二章
稀溶液的依数性 3学时
内容
掌握：掌握非电解质稀溶液通性（依数性）： 非电解质稀溶液蒸气压下降——拉乌尔定律、 沸点升高、凝固点降低、渗透压的概念、及其 有关计算；电解质和非电解质的基本概念；强 电解质溶液理论 熟悉：渗透压在医学中的意义 了解：渗透压如何参与调节体内各部分体液的 水盐平衡
本章难点
当溶液是稀溶液时，有： nA>>nB 即： nA ≈ nA＋nB 代入： xB＝nB／( nA＋nB) 得： xB ＝ nB／nA
因为（请注意此处WA的单位为g）： nA ＝ WA／MA 代入：xB ＝ nB／nA ，得： xB ＝ nB／(WA／MA) 因为（请注意bB的单位为mol· －1） ，有： kg bB＝ 1000×nB／WA 将其代入： xB ＝ nB／(WA／MA) 得： xB≈bB· A ／1000 M