第1章-溶液和胶体

上一内容下一内容回主目录返回第一节溶液组成标度的表示方法第二节稀溶液的依数性第三节渗透压力在医学上的意义第四节胶体溶液第一章溶液上一内容下一内容回主目录返回第一节溶液组成标度的表示方法一、物质的量和物质的量浓度(一)物质的量物质的量：是国际单位制（SI制）的一个基本物理量，用来表示物质数量的多少。符号：nB单位：摩尔(mole)，符号为mol、mmol或μmol上一内容下一内容回主目录返回注意：1.摩尔是物质的量的单位，不是质量的单位。2.0.012kg12C的原子数目是6.023×1023，这个数称为阿伏加德罗常数。所以，1mol是6.023×1023个微粒的集合，若系统中所含基本单元的数目是阿伏加德罗常数的多少倍，则系统物质的量就是多少摩尔。摩尔的定义为：摩尔是一系统的物质的量，该系统中所包含的基本单元数与0.012kg12C的原子数目相等。上一内容下一内容回主目录返回3.在使用物质的量时，必须指明基本单元。基本单元：指各种微观粒子，可以是分子、原子、离子、电子及其它粒子或这些粒子的特定组合。在使用物质的量时，必须同时指明其基本单元，基本单元应该用粒子符号、物质的化学式或它们的特定组合表示。例如：上一内容下一内容回主目录返回基本单元物质的量正确写法错误写法H21mol(H2)n(H2)=1mol1mol氢SO42-1mol(SO42-)n(SO42-)=1mol1mol硫酸根离子H2+O21mol(H2+O2)n(H2+O2)=1mol1mol氢和氧212121上一内容下一内容回主目录返回物质B的摩尔质量MB定义为B的质量mB除以B的物质的量nB，即BBBmMn摩尔质量单位：kg·mol-1，当以g·mol-1为单位时，某分子的摩尔质量的数值等于其相对分子质量Mr。上式可改写为：BBBmnM上一内容下一内容回主目录返回【例1-1】P2计算5.3g无水碳酸钠的物质的量。（1）以Na2CO3为基本单元；（2）以1/2Na2CO3为基本单元。上一内容下一内容回主目录返回解：（1）m(Na2CO3)=5.3gM(Na2CO3)=106g·mol-1n(Na2CO3)=5.3/106=0.05（mol）（2）m(1/2Na2CO3)=5.3gM(1/2Na2CO3)=1/2M(Na2CO3)=53g·mol-1n(1/2Na2CO3)=5.3/53=0.10（mol）上一内容下一内容回主目录返回从上述计算结果可知：n(Na2CO3)=2n(Na2CO3)基本单元减小一半，则物质的量增大一倍。同理，还可推导出n(B)=xn(B)211x上一内容下一内容回主目录返回物质的量浓度：物质B的物质的量除以混合物的体积。对溶液而言，物质的量浓度定义为溶质的物质的量除以溶液的体积，即式中cB为物质B的物质的量浓度，nB为溶质B的物质的量，V是溶液的体积。cB的SI单位为mol·m-3，医学常用的单位是mol·L-1，mmol·L-1。BBncV（二）物质的量浓度上一内容下一内容回主目录返回•物质的量浓度可简称为浓度，常用cB表示物质B的总浓度，[B]表示物质B的平衡浓度。•在使用物质的量浓度时，必须指明物质B的基本单元，例如c(HCl)=0.10mol·L-1c(Ca2+)=1.0mol·L-1c(KMnO4)=0.20mol·L-12151上一内容下一内容回主目录返回基本单元系数不同时，以下列关系换算1BBcxcx上一内容下一内容回主目录返回【例1-2】P3100mL正常人血清中含葡萄糖100mg、HCO3-164.7mg、Ca2+10mg，它们的物质的量浓度（单位mmol·L-1）各为多少？上一内容下一内容回主目录返回解：-161261001000(CHO)5.6mmolL180100c-13164.71000(HCO)27.0mmolL61.0100c2+-1101000(Ca)2.5mmolL40.0100c上一内容下一内容回主目录返回物质B的质量浓度ρB定义为溶质的质量除以溶液的体积，即式中mB为溶质B的质量，V是溶液的体积。质量浓度的SI单位：kg·m-3，常用单位：g·L-1或mg·L-1（三）质量浓度BBmV上一内容下一内容回主目录返回世界卫生组织建议：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，可以使用质量浓度来表示。例如：人体血液葡萄糖含量正常值原表示方法：70～100mg%法定计量单位表示：c(C6H12O6)=3.9～5.6mmol·L-1上一内容下一内容回主目录返回B的质量浓度与B的浓度之间的关系为：ρB=cBMB式中MB是溶质B的摩尔质量上式还可写成：BBBcM上一内容下一内容回主目录返回【例1-3】P4100mL生理盐水中含0.90gNaCl，计算生理盐水的质量浓度和浓度。上一内容下一内容回主目录返回解：生理盐水的质量浓度为：NaCl的摩尔质量为58.5g·mol-1，生理盐水的浓度为：1(NaCl)0.90(NaCl)9.0gL0.10mV1(NaCl)9.0(NaCl)0.15molL(NaCl)58.5cM上一内容下一内容回主目录返回（一）摩尔分数定义：物质B的物质的量除以混合物的物质的量，用符号xB表示，即BBiinxn式中nB为B的物质的量，为混合物的物质的量xB为量纲一的量，其SI单位为1。iin二、质量摩尔浓度和摩尔分数上一内容下一内容回主目录返回•若溶液由溶质B和溶剂A组成，则溶质B和溶剂A的摩尔分数分别为：•式中nB为溶质B的物质的量，nA为溶剂A的物质的量。显然•注意：在计算物质的摩尔分数时，应注意分子与分母的单位要一致。AAABnx=n+nBBABnx=n+n1ABxx上一内容下一内容回主目录返回定义：溶质B的物质的量除以溶剂的质量，用符号bB表示，即BBAnbm式中nB为溶质B的物质的量，mA为溶剂A的质量（单位为kg）。bB的单位是mol·kg-1或mmol·kg-1（二）质量摩尔浓度上一内容下一内容回主目录返回【例1-4】P5将7.0g结晶草酸(H2C2O4·2H2O)溶于93.0g水中，求草酸的质量摩尔浓度b(H2C2O4)和摩尔分数x(H2C2O4)。上一内容下一内容回主目录返回解：M(H2C2O4·2H2O)=126g·mol-1M(H2C2O4)=90.0g·mol-1在7.0gH2C2O4·2H2O中H2C2O4的质量为溶液中水的质量为m(H2O)=93.0+(7.0-5.0)=95.0（g）2247.090.0HCO5.0g126m上一内容下一内容回主目录返回草酸的质量摩尔浓度和摩尔分数分别为：-12245.0/90.0HCO0.585molkg95.0/1000b2245.0/90.0HCO0.0104(5.0/90.0)(95.0/18.0)x上一内容下一内容回主目录返回（一）质量分数定义：物质B的质量除以混合物的质量，用符号表示，即式中mB为物质B的质量，为混合物的质量。为量纲一的量，其SI单位为1。BiimBBBiimm三、质量分数和体积分数上一内容下一内容回主目录返回•对于溶液而言，溶质B和溶剂A的质量分数分别为式中mA为溶剂A的质量，mB为溶质B的质量。显然例：浓盐酸BBABmmmAAABmmmAB1HCl0.36上一内容下一内容回主目录返回定义：物质B的体积除以混合物的体积，用符号表示，即式中VB为物质B的体积，为混合物的体积。为量纲一的量，其SI单位为1。BiiVBBBiiVV（二）体积分数上一内容下一内容回主目录返回【例1-5】P6市售浓硫酸的密度为1.84㎏·L-1，质量分数为96％，试求该溶液的c(H2SO4)、x(H2SO4)和b(H2SO4)。上一内容下一内容回主目录返回解：M(H2SO4)=98g·mol-12496/98HSO0.815(96/98)(4/18)x-1241.8410000.96HSO18molL98c-12496/98HSO245(molkg)4/1000b上一内容下一内容回主目录返回溶液的两类性质：一类变化决定于溶质的本性，如溶液的颜色、体积、导电性和表面张力等。另一类性质的变化由溶液中所含溶质微粒数的多少引起，如溶液的蒸气压下降、沸点升高、凝固点降低、溶液具有渗透压力等，统称为稀溶液的依数性。本节主要介绍难挥发性非电解质稀溶液的依数性。第二节稀溶液的依数性上一内容下一内容回主目录返回一、溶液的蒸气压下降（一）蒸气压在一定温度下，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力称为该温度下液体的饱和蒸气压，简称蒸气压。用符号p表示，单位是帕（Pa）或千帕（kPa）。上一内容下一内容回主目录返回蒸气压的大小与液体的本性有关，不同的物质蒸气压不同。蒸气压的大小还与温度有关。温度不同，同一液体的蒸气压亦不相同。固体直接蒸发为气体，这一现象称为升华，因此固体也具有一定的蒸气压。大多数固体的蒸气压都很小，只有少数固体如冰、碘、樟脑、萘等有较大的蒸气压。固体的蒸气压也随温度的升高而增大。无论固体还是液体，蒸气压大的称为易挥发性物质，蒸气压小的则称为难挥发性物质。上一内容下一内容回主目录返回（二）溶液的蒸气压下降在相同温度下，当难挥发的非电解质溶于溶剂形成稀溶液后，稀溶液的蒸气压比纯溶剂的蒸气压低。这是因为纯溶剂的部分表面被溶质分子所占据，单位时间内从溶液中蒸发出的溶剂分子数比从纯溶剂中蒸发出的分子数少，因此，平衡时溶液的蒸气压必然低于纯溶剂的蒸气压，这种现象称为溶液的蒸气压下降。上一内容下一内容回主目录返回拉乌尔（RaoultFM）定律：在一定温度下，难挥发性非电解质稀溶液的蒸气压等于纯溶剂的蒸气压乘以溶液中溶剂的摩尔分数。即0Appx式中为纯溶剂的蒸气压，p为同温度下溶液的蒸气压，xA为溶液中溶剂的摩尔分数。0p上一内容下一内容回主目录返回对于只有一种溶质的稀溶液，设xB为溶质的摩尔分数000BB(1)p=px=ppxBBBBBAABAAAnnnx===bMn+nnm/M0ABBΔp=pMb=Kb00BΔp=pp=px在稀溶液中由以上两式，得上一内容下一内容回主目录返回【例1-6】P10已知293K时水的饱和蒸气压为2.338kPa，若将3.00g尿素[CO(NH2)2]溶于100g水中，试问该尿素溶液的蒸气压为多少？0上一内容下一内容回主目录返回解M[CO(NH2)2]=60g·mol-1，M(H2O)=18g·mol-1尿素溶液中溶剂H2O的摩尔分数为210018(HO)0.9913.001006018x则尿素溶液的蒸气压p=p0(H2O)·x(H2O)=2.338×0.991=2.317(kPa)上一内容下一内容回主目录返回二、溶液的沸点升高与凝固点降低（一）溶液的沸点升高液体的沸点是液体的蒸气压等于外压时的温度。液体的正常沸点是指外压为标准大气压即100kPa时的沸点。溶液的沸点高于纯溶剂的沸点，这一现象称为溶液的沸点升高。上一内容下一内容回主目录返回溶液沸点升高的原因是溶液的蒸气压低于纯溶剂的蒸气压，当温度升高到纯溶剂的沸点时，纯溶剂的蒸气压等于外界压力而沸腾，但溶液的蒸气压则低于外界压力。要使溶液的蒸气压等于外界压力，必须升高温度，这样必然导致溶液的沸点高于纯溶剂的沸点。上一内容下一内容回主目录返回图1-3稀溶液的沸点升高和凝固点降低