Colligative Properties Colligative Properties ofof the Dilute Solution the Dilute Solution第三章 稀溶液的依数性1学习资料l溶解过程是溶解过程是物理化学过程物理化学过程。l当溶质溶解于溶剂中形成溶液后，溶液的某些当溶质溶解于溶剂中形成溶液后，溶液的某些性质已不同于原来的溶质和溶剂。性质已不同于原来的溶质和溶剂。溶液的性质溶液的性质2学习资料溶液的性质溶液的性质 1 1、性质的变化取决于溶质的本性。如：颜色、性质的变化取决于溶质的本性。如：颜色、体积、导电性、粘度。体积、导电性、粘度。 2 2、性质的变化与溶质的本性几乎无关。如：、性质的变化与溶质的本性几乎无关。如：沸点的升高、凝固点的降低等。此类性质即称为沸点的升高、凝固点的降低等。此类性质即称为依数性依数性。 3学习资料内内 容容l溶液的蒸气压下降溶液的蒸气压下降l溶液的沸点升高溶液的沸点升高l溶液的凝固点降低溶液的凝固点降低l溶液的渗透压溶液的渗透压4学习资料l溶剂的蒸气压溶剂的蒸气压l溶液的蒸气压下降溶液的蒸气压下降第一节第一节 溶液的蒸气压下降溶液的蒸气压下降5学习资料.一、溶剂的蒸气压一、溶剂的蒸气压液体蒸气压的产生液体蒸气压的产生6学习资料一、溶剂的蒸气压一、溶剂的蒸气压 定义：一定温度下，密闭容器中液相和它的气定义：一定温度下，密闭容器中液相和它的气相达到平衡状态时蒸气所具有的分压，称为该温相达到平衡状态时蒸气所具有的分压，称为该温度下该溶剂的饱和蒸气压，简称度下该溶剂的饱和蒸气压，简称蒸气压蒸气压(Vapor Vapor pressurepressure)。符号：符号：p，单位：单位：Pa、kPa蒸气压与物质的本性和温度有关。蒸气压与物质的本性和温度有关。7学习资料影响蒸气压的因素影响蒸气压的因素温度温度T ()/K p/kPaT()/Kp/kPa02730.6106202932.33854031012.33368034347.3426100373101.3247150423476.0262不同温度下不同温度下H2O的蒸气压的蒸气压8学习资料相同温度相同温度(0 )下不同物质的蒸气压下不同物质的蒸气压物物质质乙醚乙醚苯苯乙醇乙醇水水汞汞蒸气压蒸气压/kPa659.95.82.30.0002影响蒸气压的因素影响蒸气压的因素物质的本性物质的本性9学习资料二、溶液的蒸气压下降二、溶液的蒸气压下降solventsolution实验结果显示，溶液的蒸气压必然比纯水的蒸实验结果显示，溶液的蒸气压必然比纯水的蒸气压低，这种现象称为溶液的气压低，这种现象称为溶液的蒸气压下降。蒸气压下降。并且，溶液的浓度越大，其蒸气压下降越多。并且，溶液的浓度越大，其蒸气压下降越多。难挥发性难挥发性非电解质非电解质10学习资料1887年法国物理学家年法国物理学家Raoult根据实验结果得出根据实验结果得出如下结论：如下结论：一定温度下，难挥发非电解质稀溶液的蒸气压一定温度下，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，而与溶质的本性下降与溶质的摩尔分数成正比，而与溶质的本性无关。其数学表达式为：无关。其数学表达式为：p = p*xBRaoult定律定律11学习资料xB=MAbB则则p = p*xBp*MAbBK bB可见，一定温度下溶液的蒸气压下降只与溶质可见，一定温度下溶液的蒸气压下降只与溶质的质量摩尔浓度成正比，而与溶质的本性无关。的质量摩尔浓度成正比，而与溶质的本性无关。Raoult定律定律12学习资料第二节第二节 溶液的沸点升高溶液的沸点升高l溶剂的沸点溶剂的沸点l溶液的沸点升高溶液的沸点升高13学习资料定义：定义：液体蒸气压和外界压力相等时的温度。液体蒸气压和外界压力相等时的温度。纯液体的沸点是恒定的，并且纯液体的沸点是恒定的，并且与外界大气压密与外界大气压密切相关。外界大气压越高，液体的沸点越高。切相关。外界大气压越高，液体的沸点越高。液体的沸点随外界压力的改变而改变。减压浓液体的沸点随外界压力的改变而改变。减压浓缩、高压灭菌。缩、高压灭菌。一、溶剂的沸点一、溶剂的沸点(boiling pointboiling point, ,Tb)14学习资料二、溶液的沸点升高二、溶液的沸点升高问题：问题：如果在水中加入一种难挥发的非电解质如果在水中加入一种难挥发的非电解质溶质，溶液的沸点将会如何变化？溶质，溶液的沸点将会如何变化？溶液的沸点总是高于纯溶剂的沸点，这种现象溶液的沸点总是高于纯溶剂的沸点，这种现象称为溶液的称为溶液的沸点升高。沸点升高。并且溶液越浓，其沸点越并且溶液越浓，其沸点越高。高。15学习资料水、冰和溶液的蒸气压与温度的关系水、冰和溶液的蒸气压与温度的关系16学习资料其其中中Kb为为溶溶剂剂的的沸沸点点升升高高常常数数，只只与与溶溶剂剂的的本本性性有有关关，而而与溶质无关与溶质无关。如：如：H2OKb=0.512C2H5OHKb=1.22由实验知，难挥发非电解质稀溶液的沸点升高由实验知，难挥发非电解质稀溶液的沸点升高与溶质的质量摩尔浓度成正比。即与溶质的质量摩尔浓度成正比。即TbKb bB二、溶液的沸点升高二、溶液的沸点升高17学习资料应用应用例例例例1 1 在简陋的条件下，于赤道附近用乙醚进行手在简陋的条件下，于赤道附近用乙醚进行手在简陋的条件下，于赤道附近用乙醚进行手在简陋的条件下，于赤道附近用乙醚进行手术是困难的。通过加入难挥发性物质可以克服术是困难的。通过加入难挥发性物质可以克服术是困难的。通过加入难挥发性物质可以克服术是困难的。通过加入难挥发性物质可以克服这一困难。如果赤道附近的气温为这一困难。如果赤道附近的气温为这一困难。如果赤道附近的气温为这一困难。如果赤道附近的气温为3838，问难，问难，问难，问难挥发性非电解质的乙醚溶液的质量摩尔浓度最挥发性非电解质的乙醚溶液的质量摩尔浓度最挥发性非电解质的乙醚溶液的质量摩尔浓度最挥发性非电解质的乙醚溶液的质量摩尔浓度最低应是多少？已知乙醚的沸点为低应是多少？已知乙醚的沸点为低应是多少？已知乙醚的沸点为低应是多少？已知乙醚的沸点为34.7,34.7, K Kb b=2.02Kkgmol=2.02Kkgmol-1-1答案：答案：答案：答案：b b b bB B B B=1.63 mol=1.63 mol=1.63 mol=1.63 mol kgkgkgkg-1-1-1-118学习资料第三节第三节 溶液的凝固点降低溶液的凝固点降低l溶剂的凝固点溶剂的凝固点l溶液的凝固点降低溶液的凝固点降低19学习资料一、溶剂的凝固点一、溶剂的凝固点(freezing point,Tf）定义：定义：物质的液相与固相具有相同蒸气压而能平物质的液相与固相具有相同蒸气压而能平衡共存时的温度。衡共存时的温度。特征：特征：(1)(1)凝固点是指刚有溶剂固体析出时的温度。凝固点是指刚有溶剂固体析出时的温度。 (2)(2)外压一定，纯液体外压一定，纯液体的凝固点恒定。的凝固点恒定。 (3)(3)凝固过程发生在一段温度区间而非一个温度点上。凝固过程发生在一段温度区间而非一个温度点上。其凝固过程为其凝固过程为温度下降至凝固点，溶剂固体开始析出，温度下降至凝固点，溶剂固体开始析出，直到形成饱和溶液直到形成饱和溶液;温度继续降低，饱和溶液全部凝固，温度继续降低，饱和溶液全部凝固，形成共晶混合物。形成共晶混合物。20学习资料二、溶液的凝固点降低二、溶液的凝固点降低问题：问题：在在00的水及其溶液中分别投入一小块冰，的水及其溶液中分别投入一小块冰，会发生什么现象？为什么？会发生什么现象？为什么？21学习资料 Kf为溶剂的凝固点降低常数，只与溶剂本性有关而与为溶剂的凝固点降低常数，只与溶剂本性有关而与溶质无关。如溶质无关。如 Kf(H2O)=1.86Kkgmol-1溶液凝固点降低降低的根本原因也是溶液蒸气压溶液凝固点降低降低的根本原因也是溶液蒸气压的下降。因此，难挥发非电解质稀溶液的凝固点降的下降。因此，难挥发非电解质稀溶液的凝固点降低低只与溶质的质量摩尔浓度成正比，而与溶质的本只与溶质的质量摩尔浓度成正比，而与溶质的本性无关。可表示为性无关。可表示为TfKf bB二、溶液的凝固点降低二、溶液的凝固点降低22学习资料相对分子质量相对分子质量Mr的测定的测定l沸点升高法：沸点升高法：TbMrl凝固点降低法：凝固点降低法：TfMr由于大多数溶剂的由于大多数溶剂的Kf值大于值大于Kb，因此同一溶液的凝固点，因此同一溶液的凝固点降低值比沸点升高值大，故实验误差较小；而且达凝固点降低值比沸点升高值大，故实验误差较小；而且达凝固点时溶液中有晶体析出，现象易于观察；第三，低温测定不时溶液中有晶体析出，现象易于观察；第三，低温测定不至于使样品破坏和变性。故在医学和生物学实验中广泛的至于使样品破坏和变性。故在医学和生物学实验中广泛的应用凝固点降低法求得溶质的相对分子质量。应用凝固点降低法求得溶质的相对分子质量。23学习资料例例2将将0.200g葡葡萄萄糖糖溶溶于于10.0g水水中中，溶溶液液的的凝凝固固点降低为点降低为0.207，试求葡萄糖的相对分子质量。，试求葡萄糖的相对分子质量。=180（g.mol-1）解：由题意有解：由题意有Tf=0.207，则，则Tf=KfbB=Kf24学习资料25学习资料(1)正常正常(0.9%NaCl)(2)皱缩皱缩(1.5%NaCl)(3)破裂破裂(0.4%NaCl)红细胞在不同浓度溶液中的存在状态红细胞在不同浓度溶液中的存在状态26学习资料第四节第四节 溶液的渗透压溶液的渗透压l渗透现象和渗透压渗透现象和渗透压l渗透压与浓度及温度的关系渗透压与浓度及温度的关系l电解质稀溶液的依数性电解质稀溶液的依数性l渗透压在医学上的应用渗透压在医学上的应用27学习资料一、渗透现象和渗透压一、渗透现象和渗透压1、渗透现象、渗透现象28学习资料l渗透渗透(osmosis)：指溶剂（水）分子透过半透膜：指溶剂（水）分子透过半透膜进入溶液的自发过程。进入溶液的自发过程。l渗透条件：渗透条件：（1）半透膜存在；）半透膜存在；（2）膜两侧单位体积内溶剂分子数不等。）膜两侧单位体积内溶剂分子数不等。l渗透方向：渗透方向：1、渗透现象、渗透现象浓溶液浓溶液稀溶液稀溶液半透膜半透膜29学习资料2、渗透压、渗透压(osmotic pressure)30学习资料定义：定义：将纯溶剂和溶液用半透膜隔开，为阻止将纯溶剂和溶液用半透膜隔开，为阻止渗透现象发生而必须施加于溶液液面上的最小压渗透现象发生而必须施加于溶液液面上的最小压力称为力称为渗透压渗透压。符号：。符号：，单位：，单位：kPa。其大小可由液面高度差其大小可由液面高度差h来测定。来测定。渗透压是溶液的又一种依数性。渗透压是溶液的又一种依数性。2、渗透压、渗透压(osmotic pressure)31学习资料32学习资料反渗透净水设备反渗透净水设备33学习资料二、渗透压与浓度及温度的关系二、渗透压与浓度及温度的关系1886年年，Vant Hoff（pV = nRT）指指出出，对对难难挥挥发发性非电解质稀溶液性非电解质稀溶液:V=nBRT 或或=cRT对极稀的溶液：对极稀的溶液：cbB，则则bB RT 结结论论：一一定定温温度度下下，难难挥挥发发性性非非电电解解质质稀稀溶溶液液的的渗渗透透压压力力与与溶溶质质的的质质点点浓浓度度成成正正比比，而而与与溶溶质质的的本本性无关。性无关。34学习资料渗透压的应用渗透压的应用l可以通过测定难挥发非电解质稀溶液的渗透压可以通过测定难挥发非电解质稀溶液的渗透压来推算溶质的摩尔质量，从而得到溶质的相对来推算溶质的摩尔质量，从而得到溶质的相对分子质量。分子质量。35学习资料例例3将将1.82g甘甘露露醇醇溶溶于于100mL水水中中，10时时测测得得其其渗透压为渗透压为232kPa，计算该物质的相对分子质量。，计算该物质的相对分子质量。解：解：36学习资料例例4测测得得某某蔗蔗糖糖溶溶液液的的凝凝固固点点为为-0.279，求求该该溶液在溶液在37时的渗透压力。时的渗透压力。由于由于Tf=KfbB， 则则解：解：由题意由题意Tf=0-(-0.279)=0.279K37学习资料小小结结l稀溶液的以上各项性质（蒸气压下降、沸点升高、稀溶液的以上各项性质（蒸气压下降、沸点升高、凝固点降低和渗透压），都是由于溶质分子溶于凝固点降低和渗透压），都是由于溶质分子溶于溶剂后，引起溶剂浓度减小，导致溶液蒸气压下溶剂后，引起溶剂浓度减小，导致溶液蒸气压下降的结果。这些性质都决定于一定量溶剂（或溶降的结果。这些性质都决定于一定量溶剂（或溶液）中所含溶质粒子数的多少，而与溶质的种类液）中所含溶质粒子数的多少，而与溶质的种类无关。将上述规律称为无关。将上述规律称为稀溶液定律稀溶液定律，也叫依数定，也叫依数定律。律。38学习资料三、电解质溶液的依数性三、电解质溶液的依数性l稀溶液定律只适用于稀溶液定律只适用于难挥发性非电解质难挥发性非电解质组成的组成的稀溶液稀溶液，不适用于电解质溶液和浓溶液。，不适用于电解质溶液和浓溶液。l对电解质溶液和浓溶液，稀溶液依数性的定量对电解质溶液和浓溶液，稀溶液依数性的定量关系会有较大的偏差。关系会有较大的偏差。l对上述定量公式进行适当的校正，即可用来描对上述定量公式进行适当的校正，即可用来描述电解质溶液的依数性规律。述电解质溶液的依数性规律。39学习资料对电解质稀溶液：对电解质稀溶液：Tb= i KbmTf= i Kfm= i cRT i mRT 其其中中i 称称为为校校正正因因子子，可可通通过过试试验验测测定定得得到到。表表示示该该电解质在溶液中解离出的质点数目。电解质在溶液中解离出的质点数目。三、电解质溶液的依数性三、电解质溶液的依数性40学习资料Vant Hoff方程的修正方程的修正=cosRT其其中中cos称称为为渗渗透透浓浓度度（osmolarity），表表示示溶溶液液中中能能够够产产生生渗渗透透效效应应的的总总的的质质点点数数目目。单单位位为为mmolL-1对非电解质：对非电解质： cos=cB对电解质：对电解质： cos=icB i 近似等于每摩尔强电解质解离出的离子的物质的量。近似等于每摩尔强电解质解离出的离子的物质的量。41学习资料 体液中各渗透活性物质的渗透浓度体液中各渗透活性物质的渗透浓度(mmolL-1） 血浆中浓度血浆中浓度组织间液中浓度组织间液中浓度细胞内液中浓度细胞内液中浓度Na+14413710K+54.7141Ca2+2.52.4Mg2+1.51.431Cl-107112.74HCO3-2728.310氨基酸氨基酸228葡萄糖葡萄糖5.65.6蛋白质蛋白质1.20.2442学习资料l等渗低渗和高渗溶液等渗低渗和高渗溶液l晶体渗透压和胶体渗透压晶体渗透压和胶体渗透压四、渗透压在医学上的意义四、渗透压在医学上的意义43学习资料1、等渗、低渗和高渗溶液、等渗、低渗和高渗溶液(1)划分依据划分依据在医学上以血浆的渗透浓度在医学上以血浆的渗透浓度(cos,血浆血浆=300mmolL-1)为标为标准将溶液划分为等渗、低渗和高渗溶液。准将溶液划分为等渗、低渗和高渗溶液。(2)定义定义等渗溶液等渗溶液:cos=280320mmolL-1低渗溶液低渗溶液:cos320mmolL-144学习资料等渗溶液：等渗溶液：（溶液）（溶液）=（血浆）（血浆） B（NaCl）=0.009 B（葡萄糖）（葡萄糖）=0.05高渗溶液：高渗溶液：（溶液）（溶液）（血浆）（血浆） B（葡萄糖）（葡萄糖）=0.50低渗溶液：低渗溶液：（溶液）（溶液）（血浆）（血浆）B（葡萄糖）（葡萄糖）=0.0051、等渗、低渗和高渗溶液、等渗、低渗和高渗溶液45学习资料输液规定输液规定 通常大通常大量补液时必须使用与血浆量补液时必须使用与血浆等渗等渗的溶液，否则会的溶液，否则会造成机体水分失调及细胞的变形与破坏。造成机体水分失调及细胞的变形与破坏。正常正常(0.9%NaCl)皱缩皱缩(1.5%NaCl)破裂破裂(0.4%NaCl)46学习资料例例5计算计算 =0.050葡萄糖的渗透浓度；葡萄糖的渗透浓度； =0.0090NaCl的渗透浓度。的渗透浓度。解：解：c(葡萄糖葡萄糖)= cos=0.2781000=278mmolL-1 cos=0.3081000=308mmolL-1 47学习资料2 2、晶体渗透压和胶体渗透压、晶体渗透压和胶体渗透压血浆的成分血浆的成分晶体渗透压晶体渗透压胶体渗透压胶体渗透压低分子晶体物质低分子晶体物质（Na+、Cl-、葡萄糖，、葡萄糖，HCO3-）高分子胶体物质高分子胶体物质（蛋白质、核酸（蛋白质、核酸等）等）渗透渗透压(总770kPa)高（约高（约766kPa，占，占99.5）低低(3.85kPa，占，占0.5)生理功能生理功能维持细胞内外水分维持细胞内外水分的平衡的平衡调调节节毛毛细细血血管管内内外外的的水和电解质平衡水和电解质平衡应用应用输入生理盐水调节输入生理盐水调节水盐失调水盐失调输输入入代代血血浆浆恢恢复复血血浆浆的胶体渗透压的胶体渗透压48学习资料例例6某精制蛋白质，其相对分子质量约为某精制蛋白质，其相对分子质量约为5104。（1）298.15K时水的密度时水的密度为为997kgm-3时，估时，估计溶质质量分数为计溶质质量分数为0.02的该蛋白质溶液的沸的该蛋白质溶液的沸点升高、凝固点降低和渗透压力点升高、凝固点降低和渗透压力(298.15K)。（2）欲准确测定该物质的相对分子量，选用）欲准确测定该物质的相对分子量，选用那种依数性能得到较好的结果？那种依数性能得到较好的结果？（3）若在）若在298.15K时测得质量分数为时测得质量分数为0.02的该的该蛋白质溶液的渗透压力为蛋白质溶液的渗透压力为1033.5Pa，计算该，计算该物质的相对分子量。物质的相对分子量。习习题题49学习资料解：解：为计算方便，取精制蛋白质溶液为计算方便，取精制蛋白质溶液1kg，则，则50学习资料(1)溶液的溶液的沸点升高沸点升高约为约为Tb=KbbB=0.512410-4=2.010-4K溶液的溶液的凝固点降低凝固点降低约为约为Tf=KfbB=1.86410-4=7.410-4K溶液的溶液的渗透压力渗透压力约为约为 =bBRT=0.48.314298.15=992Pa51学习资料（2）由上述计算可见，渗透压值较大，可以准确）由上述计算可见，渗透压值较大，可以准确测定，而凝固点降低值太小，难以准确测定。故测定，而凝固点降低值太小，难以准确测定。故选用渗透压力法可得到较好结果。选用渗透压力法可得到较好结果。（3）该物质的摩尔质量为）该物质的摩尔质量为52学习资料