溶液和胶体溶液.pptx
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1、教学基本要求 1.掌握溶液组成标度的表示方法及有关计算、渗透压的基本概念、溶胶和高分子化合物溶液的组成。2.熟悉溶胶的形成及胶粒带电的原因、溶胶的稳定性和聚沉、高分子化合物溶液和凝胶的基本性质。3.了解稀溶液的依数性的基本内容及其计算。第1页/共82页溶液和胶体溶液 自然界中常见的一类分散体系。一种物质或几种物质分散在另一种物质中所形成的体系称为分散体系,简称分散系。其中被分散的物质称为分散相或分散质;而容纳分散相的连续介质称为分散介质或分散剂。第三章第三章 溶液和胶体溶液溶液和胶体溶液第2页/共82页分散系类型及其特征分散系类型分散系类型分散相组成分散相组成分散相分散相粒子直径粒子直径特征特
2、征分子和离子分子和离子分散系分散系真溶液真溶液 低分子或离子低分子或离子100nm非均相、不透明、非均相、不透明、不均匀不均匀 乳浊液乳浊液液体小滴液体小滴100nm不稳定、能自动分层不稳定、能自动分层第3页/共82页 平常所说的“溶液”,也称为“真溶液”,其中被分散的物质为小的离子或分子,所以属于离子或分子分散系。溶液可分为气态溶液、液态溶液和固态溶液。通常所说的溶液是指液态溶液,在液态溶液中,水溶液是最常见的。第一节溶液第4页/共82页 人体内的血液、细胞内液、细胞外液以及其它的体液都是溶液,人体内的化学反应都是在溶液中进行的。营养物质的消化、吸收等无不与溶液有关。第一节溶液第5页/共82
3、页 溶液的形成过程就是溶质溶解于溶剂的过程,它总是伴有体积、颜色以及能量的变化。溶质的溶解过程和溶解后的状态与溶质和溶剂双方的性质有关。第一节溶液一、溶解和水合作用第6页/共82页 在乙醇溶液中,溶质以分子的形式存在,这种溶液不具有导电性,称为非电解质溶液。葡萄糖溶液也是非电解质溶液。在NaCl溶解过程中,溶质以离子的形式离开固相,进入溶液,这种溶液具有导电性,称为电解质溶液。溶质的阳、阴离子分别吸引水分子中的氧和氢原子,使得每个离子都被水分子包围,形成水合离子,这种现象称为水合作用,也称溶剂化作用或水化作用。第一节溶液第7页/共82页 水化作用的结果是水分子在溶质表面产生定向排列,形成水化层
4、,即水化膜。水化膜使离子的稳定性大大提高。离子离开晶体需要吸收能量,而它们与溶剂分子相互吸引、生成水合离子会释放能量,这两种能量的相对大小,决定着溶解过程是吸热还是放热。第一节溶液第8页/共82页在指定温度下,单位体积(如1L)饱和溶液中所含溶质的量(g或mol)称为溶解度。相溶相似原理:“相似”是指溶质与溶剂在结构上相似;“相溶”是指溶质与溶剂彼此互溶。第一节溶液第9页/共82页 溶液的组成标度是指一定量的溶液或溶剂中所含溶质的量,其表示方法可分为两大类,一类是用溶质和溶剂的相对量表示,另一类是用溶质和溶液的相对量表示。由于溶质、溶剂或溶液使用的单位不同,浓度的表示方法也不同。第一节溶液二、
5、溶液的组成标度第10页/共82页 世界卫生组织提议:在医学上表示体液中物质的含量时,凡是相对分子质量(或相对原子质量)已知的物质,均应采用物质的量浓度;对于相对分子质量未知的物质,暂时可用质量浓度。第一节溶液(一)物质的量浓度第11页/共82页第一节溶液例 正常人100ml血清中含100mg葡萄糖,计算血清中葡萄糖的物质的量浓度。解:根据 得5.6mmol/L第12页/共82页第一节溶液(二)质量浓度和质量摩尔浓度 质量摩尔浓度与体积无关,故不受温度变化的影响,常用于稀溶液依数性的研究。对于较稀的水溶液来说,质量摩尔浓度近似等于其物质的量浓度。第13页/共82页第一节溶液 例:中国药典规定,生
6、理盐水的规格是0.5L生理盐水中含NaCl 4.5g,则生理盐水的质量浓度是多少?解:已知 mNaCl=4.5g V=0.5L 答:生理盐水的质量浓度是9g/L。第14页/共82页第一节溶液(三)质量分数、体积分数和摩尔分数均是量纲为1 1的量。第15页/共82页解:已知酒精0.95 V=800ml 例:中国药典规定,药用酒精 酒精0.95。问:800ml 药用酒精中含纯酒精多少毫升?第一节溶液VB=V答:800ml 药用酒精中含纯酒精760毫升。第16页/共82页解:已知 HCl=0.37 V=500ml =1.17Kg/L 例:市售浓盐酸的质量分数为HCl=0.37,=1.17kg/L,5
7、00ml 浓盐酸中含 HCl多少克?第一节溶液 mB=Bm第17页/共82页第二节 稀溶液的依数性一般地说,溶液的性质既与溶质的本性有关,也 与溶质的浓度有关。还有一类溶液的性质只与溶质的浓度有关。溶液的这类性质仅由其中所含溶质分子的数目决定,而与溶质的本性无关,称作稀溶液的依数性。稀溶液的依数性是蒸气压下降、沸点升高、凝固点下降和渗透压。第18页/共82页第二节 稀溶液的依数性一、蒸气压下降一、蒸气压下降液体蒸气压示意图(一)蒸气压(一)蒸气压第19页/共82页第二节 稀溶液的依数性 在一定温度下,当液相蒸发速率与气相凝结速率相等时,液相和气相达到平衡,此时蒸气所具有的压力称为该温度下液体的
8、饱和蒸气压,简称蒸气压。第20页/共82页第二节 稀溶液的依数性 1.1.蒸汽压与液体的本性有关。不同物质蒸气压不同。2.2.蒸汽压与温度有关。温度不同,同一液体的蒸气压亦不相同。温度升高时,液体的蒸气压增大。3.3.固体物质也具有一定的蒸气压。但一般较小。第21页/共82页第二节 稀溶液的依数性(二)溶液的蒸气压下降在一定的温度下,纯水的蒸气压是一个定值。若在纯水中溶入少量难挥发非电解质(如蔗糖、甘油等)后,则发现在同一温度下,稀溶液的蒸气压总是低于纯水的蒸气压。实验结论:溶液的蒸气压比纯溶剂低,溶液浓度越大,蒸气压下降越多。第22页/共82页第二节 稀溶液的依数性为什么蒸气压会下降?难挥发
9、非电解质稀溶液在一定温度下达到平衡时,液面上方溶剂分子的数目比纯溶剂液面上方的少,因此难挥发非电解质的蒸气压要比纯溶剂的低,这种现象就称为溶液的蒸气压下降 。第23页/共82页第二节 稀溶液的依数性 在一定温度下,难挥发非电解质稀溶液的蒸气压下降与溶质的摩尔分数或质量摩尔浓度成正比,即只取决于一定量溶剂所含溶质的质点数,而与溶质的种类无关。p=KbB第24页/共82页第二节 稀溶液的依数性二、沸点升高 沸点液体的沸点是指其蒸汽压等于外界大气压力时的温度。液体的沸点与外压有关,外压越大,沸点就越高。液体在101.325kPa下的沸点称为正常沸点。第25页/共82页第二节 稀溶液的依数性难挥发非电
10、解质溶液的沸点升高只与溶质的质量摩尔浓度有关成正比,与溶质的本性无关。Tb=KbbB第26页/共82页第二节 稀溶液的依数性三、凝固点下降 凝固点当物质液相蒸汽压与固相的蒸汽压相等,且能平衡共存时的温度。溶液的凝固点是指溶液中溶剂开始凝固时的温度。第27页/共82页第二节 稀溶液的依数性难挥发非电解质溶液的凝固点降低与溶质的质量摩尔浓度有关成正比。与溶质的本性无关。Tf=KfbB第28页/共82页第二节 稀溶液的依数性 例:将2.76克甘油溶于200克水中,测得凝固点下降值为0.279K,试求甘油的摩尔质量(水的Kf=1.86)。解:设甘油摩尔质量为M bB=(2.76/M)/(20010-3
11、)mol/kg Tf=KfbB0.279=1.862.76/(M20010-3)M=1.862.76/(2000.27910-3)=92.0g/mol第29页/共82页第二节 稀溶液的依数性四、溶液的渗透压 为什么人们在海水中游泳时,会觉得眼球胀痛?为什么医生在为病人大量输液时,要用 9.0gL-1 的 NaCl 溶液(又称生理盐水)或 50gL-1 葡萄糖溶液?第30页/共82页第二节 稀溶液的依数性(一)渗透现象和渗透压(一)渗透现象和渗透压p 扩散p 半透膜p 渗透现象p 渗透产生的原因p 产生渗透的条件p 渗透平衡p 渗透压讨论实验讨论实验第31页/共82页第二节 稀溶液的依数性如果我
12、们把一滴蓝色溶液加入到一杯纯水中,不一会儿,杯子里的水就会变成蓝色,在这个过程中,蓝色分子由上层进入下层,而水分子由下层进入上层,直到混合均匀,浓度一致,这个过程就叫做扩散。这是溶液和纯水直接接触的情况。扩散分子的运动和迁移第32页/共82页第二节 稀溶液的依数性半透膜是一种只允许某些物质通过,而不允许另外一些物质透过的多孔薄膜。半透膜半透膜 据可透过的据可透过的物质微粒种类的不同,半透膜可以分为理想半透膜透膜和和非理想半透膜非理想半透膜。第33页/共82页第二节 稀溶液的依数性 理想半透膜:只允许溶剂水分子通过,而其它物质分子或离子均不能通过的半透膜为理想半透膜:如:火棉胶,亚铁氰化铜半透膜
13、。非理想半透膜:除了让溶剂水分子通过外,还可择性地让某些溶质分子或离子通过的半透膜为非理想半透膜。如玻璃纸、硫酸纸、生物体内的细胞膜、毛细血管壁等。第34页/共82页第二节 稀溶液的依数性渗透现象可以看到渗透是在这种特定条件下的扩散。用理想半透膜将溶液与纯水隔开,一开始,溶液和纯水的液面一样高,过一段时间,溶液液面比纯水的液面高出一些,再过一段时间,液面还会再升高一些,这说明了什么?说明了,水通过半透膜由纯溶剂(纯水)进入了溶液。这种溶剂分子通过半透膜向溶液扩散的自发过程叫做渗透现象。第35页/共82页第二节 稀溶液的依数性渗透产生的原因据以上分析可知,由于溶质不能通过半透膜,而水分子可以自由
14、往来,以致于水分子由纯水一边进入溶液的速度比相反的过程速度大,即:V V扩散不同,在宏观上表现为溶液一侧液面的升高,产生渗透现象。这就是产生渗透现象的原因。第36页/共82页第二节 稀溶液的依数性(1 1)必须有半透膜的存在。(2 2)膜两侧液体存在浓度差。产生渗透的条件有了浓度差才会有水分子向两侧扩散速度的差异。第37页/共82页第二节 稀溶液的依数性渗透平衡 液面升至一定高度后,膜内的静水压力增大,而使膜内外水分子向相反方向扩散的速度相等,这时膜内液面不再升高,体系处于渗透平衡状态。第38页/共82页第二节 稀溶液的依数性渗透压 渗透压的定义:将纯水与溶液用(理想)半透膜隔开,为阻止渗透现
15、象的发生达到的动态平衡,而施加在溶液液面的压力。第39页/共82页第二节 稀溶液的依数性 (1)(1)浓度不同的溶液用半透膜隔开,为保持膜两侧液面不变且达到渗透平衡所需在浓溶液液面上增加的压力是两溶液渗透压之差。(2)(2)渗透方向:溶剂分子总是从浓度小的溶液(或纯溶剂)通过半透膜向浓度大的溶液渗透。结果使浓度趋于平均化。注意:第40页/共82页第二节 稀溶液的依数性当把相同体积的稀溶液和浓溶液分别置于一容器的两侧,中间用半透膜阻隔。稀溶液中的溶剂将自然穿过半透膜向浓溶液一侧流动,浓溶液一侧液面会比稀溶液的液面高出一定高度,形成一个压力差,达到渗透平衡状态,此种压力差即为渗透压。若在浓溶液一侧
16、施加一个大于渗透压的压力时,浓溶液中的溶剂会向稀溶液流动,此种溶剂的流动方向与原来渗透的方向相反,这一过程称为反渗透。第41页/共82页第二节 稀溶液的依数性医学上以反渗透法的技术来洗肾(血液透析)及海水净化。反渗透膜可以将重金属、农药、细菌、病毒、杂质等彻底分离,整个工作原理均采用物理法,不添加任何杀菌剂和化学物质,所以不会发生化学变相。并且,反渗透膜并不会分离溶解氧,通过此法生产得出的纯水是活水,喝起来清甜可口。第42页/共82页第二节 稀溶液的依数性反向渗透用于海水淡化第43页/共82页第二节 稀溶液的依数性家用净水装置(利用反向渗透原理)第44页/共82页第二节 稀溶液的依数性(二)渗
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