教学ppt：溶液的渗透压课件.ppt

3-5 溶液的渗透压溶液的渗透压1溶液的渗透压溶液的渗透压3-5生物体中，细胞膜、膀胱壁、肠壁 等许多薄膜对于物质的通过具有选择性，有些物质可以通过，有些物质则不能通过，这类薄膜称为半透膜半透膜（semipermeable membrane）。在此节中，我们提及的半透膜，都是指只允许溶剂（如水）通过的半透膜。3-5.1 渗透作用及渗透压3-5.2 逆渗透溶液的渗透压溶液的渗透压3-5学习目标： 了解渗透压的意义、计算及应用。了解逆渗透的意义及应用。溶液的渗透压溶液的渗透压3-5以半透膜包紧一蓟头漏斗口，在漏斗内放稀糖水，倒置于装有纯水的烧杯中，并使内、外液面等高；一段时间后，糖水的液面逐渐升高，烧杯中纯水的液面则逐渐下降；最后，两液面的高度差维持不变。此种溶剂由纯溶剂（或较稀薄溶液）通过半透膜，净流向较浓溶液的现象称为渗透作用渗透作用（osmosis）。渗透作用及渗透压渗透作用及渗透压3-5.1 从上述实验结果看来，水只经由半透膜单向流入糖水中， 事实上，两边的水分子都可通过半透膜。 不过，在相同时间内，由纯水穿透到稀糖水的水分子较由稀糖水穿透到纯水的水分子多， 因此漏斗内糖水中的水分子增多，故糖水的液面逐渐升高。随着液面高度差增大，其产生的压力也渐增，因而净流入糖水的水分子数渐减。 直到净流入糖水的水分子数为零时，液面的高度差就不再改变， 此高度差所呈现的压力，即为该糖水的渗透压渗透压。渗透作用及渗透压渗透作用及渗透压3-5.1 若由外界施此压力，亦可阻止水分子由纯水进入该糖水。 也就是说， 溶液的渗透压就是欲阻止水分子经半透膜，由纯水流入该溶液所需施加的压力。 因此漏斗内糖水中的水分子增多，故糖水的液面逐渐升高。随着液面高度差增大，其产生的压力也渐增，因而净流入糖水的水分子数渐减。 直到净流入糖水的水分子数为零时，液面的高度差就不再改变， 此高度差所呈现的压力，即为该糖水的渗透压渗透压。渗透作用及渗透压渗透作用及渗透压3-5.1 溶液的渗透压亦可由以下实验求得： 以半透膜半透膜将一个固定体积的容器，隔成同体积的两个区域，并装上压力计及活塞，如左图。 在有压力计及活塞的一侧装入欲测定渗透压的溶液，另一侧放入纯水。 于活塞上施加压力，使其恰可阻止渗透作用发生，亦即保持溶液的体积固定不变， 此时所施加的压力就是该溶液的渗透压，可由压力计读出。半透膜半透膜渗透作用及渗透压渗透作用及渗透压3-5.1荷兰科学家凡特何夫（J. H. vant Hoff）发现， 含非电解质的稀薄溶液之渗透压渗透压（）与溶质的摩尔数（n）及绝对温度（T）成正比，而与溶液的体积（V） 成反比，但与溶质及溶剂的种类均无关。其关系式与理想气体方程式相似：称为凡特何夫方程式凡特何夫方程式。可改写为： 比例常数也等于理想气体常数 R 即 0.082 atm L mol1 K1渗透作用及渗透压渗透作用及渗透压3-5.1凡特何夫方程式： CM 为溶液的体积摩尔浓度，利用此关系式，可经由测定溶液的渗透压，求得溶质的分子量，常用于测定聚合物的平均分子量。渗透作用及渗透压渗透作用及渗透压3-5.1渗透作用对生物极为重要，藉由渗透，生物组织得以输送水分、养分或排除废物。例如：溶解在树液内的物质，使得树液的浓度比树木周遭地下水的浓度高，因此水分通过树根的细胞膜，进入树木内部；医院在为病人静脉注射时，必须将注射液的浓度调整至其渗透压与血液的渗透压相近（约 7.7 atm）， 否则血球会胀破或萎缩。在日常生活，也常利用渗透原理来保存食物，如腌渍咸菜、蜜饯等。 细胞在与体液浓度相同的等渗透压等渗透压溶液中，水分由外向内的穿透速率与由内向外之穿透速率相等。 因此，细胞可正常存在于体液中。在低低渗透压渗透压溶液中，细胞外的溶液之浓度小于细胞内部，水分由外向内的穿透速率大于由内向外之穿透速率，以致细胞膨胀，甚至胀裂胀裂。在高高渗透压渗透压溶液中，细胞外的溶液之浓度大于细胞内部，水分由外向内的穿透速率小于由内向外之穿透速率，导致细胞脱水而干瘪，甚至死亡死亡。渗透作用及渗透压渗透作用及渗透压3-5.127 时，将 34.2 毫克蔗糖（分子量342）溶于水中，配成 100 毫升溶液，其渗透压为何？相当于多少厘米水柱高？解答解答将数据代入凡特何夫方程式故此溶液的渗透压为 0.0246 atm又 1 atm13.6761033.6（cmH2O）可得 0.02461033.625.4（cmH2O），故相当于相当于 25.4 厘米水柱高厘米水柱高。3334.2 10n342= R T =0.082273+27=0.0246atmV100 10（）（）范例范例 3-1512选修化学选修化学( (上上) )4 时，将 1.0 克的某非电解质高分子化合物溶于水中，配成 200.0 毫升溶液。将此溶液与纯水分别装于中央有半透膜分隔的 U 形管两侧，如右图(A)。达平衡时，液面的高度差为 2.6 厘米，如右图(B)，则此高分子化合物之分子量为何？(A) 4.5104 (B) 4.5105 (C) 4.5106 (D) 4.5107 (E) 4.5108练习题练习题 3-1513选修化学选修化学( (上上) )解答解答设高分子化合物的分子量为 x，由 VnRT1.02.6x0.0822734200.01033.61000（）解得 x4.5 104答：(A)练习题练习题 3-1514选修化学选修化学( (上上) )若对浓溶液施加大于其渗透压之压力，则可使溶剂由浓溶液流入稀溶液（或纯溶剂）中，此现象称为逆渗透（reverse osmosis，简写成 RO）作用。渗渗 透透逆逆 渗渗 透透逆渗透逆渗透3-5.2逆渗透可用于海水淡化。目前，澎湖等缺水的离岛，多使用逆渗透法供应淡水，其半透膜大部分由醋酸纤维素制成。此外，市面上销售的 RO 纯水机，也是利用逆渗透原理的净水装置，如图：逆渗透逆渗透3-5.21. 如下图所示， U 形管之中央有一半透膜，两侧各装入糖水与纯水，并使之同高，以行渗透压实验。下列叙述何者正确？（多重选择题）(A)糖水中的糖分子通过半透膜到纯水中(B)糖水通过半透膜到纯水中(C)纯水通过半透膜到糖水中(D)半透膜两侧糖水浓度平衡时相等(E)平衡达成时，糖水液面比纯水水面高学习成果评量学习成果评量17选修化学选修化学( (上上) )2.如下图所示，甲烧杯内盛 0.2 M 蔗糖水溶液，乙管下端附有包紧的半透膜（M）以便让水通过，且盛有 0.3 M 葡萄糖水溶液，两液高度同高，平衡时：(A)乙溶液浓度大于 0.3 M，体积增加(B)乙溶液浓度小于 0.3 M，体积增加(C)乙溶液浓度不变，体积增加(D)乙溶液浓度大于 0.3 M，体积减少学习成果评量学习成果评量18选修化学选修化学( (上上) )3. 将某化合物 (C6H10O5)x 溶于水，已知每升含有 77.1 克，该化合物的溶液在 20 时，其渗透压为 0.58 atm，试求： (1) (C6H10O5)x 之分子量？(2) x 值为何？(1)代入渗透压的公式： VnRT 77.10.58 10.08227320M（） M3194，即此化合物分子量为 3194。(2) 3194162x，x19.7 取整数， x20 学习成果评量学习成果评量19选修化学选修化学( (上上) )