页数：86页文件大小：1.16 MB来源： 基础化学ppt课件
本课件为基础化学「溶液和胶体分散系」章节，依次讲解第一节分散系的分类、第二节混合物和溶液的组成标度、第三节稀溶液的通性等内容，配合典型例题与计算示例，帮助掌握本章的基本概念、原理与计算方法。
溶液和胶体分散系：本章目录如下。
溶液是由一种以上的物质组成的分散系统。溶液与医学有着密切的联系。人体内的血液、细胞内液、细胞外液以及其他体液都是溶液。体内的许多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。胶体分散系在自然界中尤其是在生物界中普遍存在，与人类的生活及环境有着非常密切的关系。
第一节分散系的分类一、基本概念二、分散系的分类
一、基本概念分散系一种或几种物质分散在另一种物质中所形成的系统称为分散系统，简称分散系。分散相分散系中被分散的物质称为分散相。分散介质分散系中容纳分散相的物质称为分散介质。按分散相粒子的直径的大小，分散系可分为粗分散系、胶体分散系和分子分散系。
分散系的分类表：分散系按分散相粒子直径分为三类。
| 分散相粒子直径 | 分散系类型 | 分散相粒子的组成 | 实例 |
|---|---|---|---|
| 小于1 nm | 分子分散系 | 小分子或小离子 | 生理盐水、葡萄糖溶液 |
| 1~100 nm | 胶体分散系（溶胶、高分子溶液） | 胶粒（分子、离子或原子的聚集体） | 氢氧化铁溶胶、硫化砷溶胶；蛋白质溶液、核酸溶液 |
| 大于100 nm | 粗分散系 | 粗粒子 | 泥浆、牛奶 |
分子分散系也称溶液。通常所说的溶液是指液态溶液，常把分散相称为溶质，把分散介质称为溶剂。胶体分散系又可分为溶胶和高分子溶液。溶胶的分散相粒子是由许多小分子或小离子聚集而成，溶胶是高度分散的非均相系统，较不稳定。高分子溶液的分散相粒子是单个大分子或大离子，高分子溶液很稳定，属于均相系统。粗分散系包括悬浊液和乳浊液。悬浊液是固体小颗粒分散在液体介质中形成的粗分散系。乳浊液是液体小液滴分散在另一种液体中形成的粗分散系。
第二节混合物和溶液的组成标度一、B 的质量分数二、B 的体积分数三、B 的质量浓度四、B 的分子浓度五、B 的浓度或B 的物质的量浓度六、B 的摩尔分数七、溶质B 的质量摩尔浓度
一、B的质量分数wB为量纲一的量，其SI单位为1。例题按国家标准，混合物是指含有一种以上物质的气体相、液体相或固体相；溶液是指含一种以上物质的液体相或固体相。
例1-1100.0 g 铁矿石中含50.4 g Fe2O3,计算铁矿石中Fe2O3 和Fe 的质量分数。解：100.0 g 铁矿石中铁的质量为：铁矿石中Fe2O3 的质量分数为：铁矿石中Fe 的质量分数为：w(Fe)=m(Fe)/m=35.3g/100.0g=0.353w(Fe2O3)=m(Fe2O3)/m=50.4g/100.0g=0.504
二、B的体积分数φB 为量纲一的量，其SI 单位为1。例题
例1-2时，将70mL乙醇(酒精)与30mL水混合，得到96.8 mL乙醇溶液，计算所得乙醇溶液中乙醇的体积分数。解:乙醇的体积分数为：
三、B的质量浓度ρB 的SI 单位为，常用单位为等。例题，
例1-3将25 g 葡萄糖（C6H12O6）晶体溶于水，配制成500 mL 葡萄糖溶液，计算此葡萄糖溶液的质量浓度。解：葡萄糖溶液的质量浓度为：
四、B 的分子浓度CB的SI单位为m-3，医学常用单位为L-1和mL-1。医学临床上常用分子浓度表示血液中细胞的组成标度。我国成年男性血液中红细胞的分子浓度为4.5×1012~5.5×1012L-1，女性为3.8×1012~4.6×1012L-1。
五、B 的浓度或B 的物质的量浓度cB的SI单位为mol·m-3，医学常用的单位是mol·L-1，mmol·L-1。例题
例1-4 100 mL 正常人血清中含326 mg Na＋和165mg ，试计算正常人血清中Na+和的浓度。解：正常人血清中Na＋的浓度为：正常人血清中的浓度为：
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，可以暂时使用质量浓度。B的质量浓度与B的浓度之间的关系为：ρB=cBMBMB为B的摩尔质量。例题
例1-5100 mL 生理盐水中含0.90 g NaCl，计算生理盐水的质量浓度和浓度。解：生理盐水的质量浓度为：NaCl 的摩尔质量为58.5 g·mol-1，生理盐水的浓度为：
六、B 的摩尔分数xB 为量纲一的量，其SI 单位为1。由A，B 两种物质组成的混合物：则对于由多种物质组成的混合物：例题
例1-6将112 g 乳酸钠（NaC3H5O3）溶于1.00 L纯水中配成溶液，计算溶液中乳酸钠的摩尔分数。解：室温下，水的密度约为1000 g·L ；NaC3H5O3的摩尔质量为112 g·mol ；H2O 的摩尔质量为18g.mol 。溶液中乳酸钠的摩尔分数为：
七、溶质B 的质量摩尔浓度bB 的SI 单位为mol·kg-1。例题
例1-7将0.27 g KCl 晶体溶于100 g 水中，计算溶液中KCl的质量摩尔浓度。解：KCl 的摩尔质量为74.5 g·mol-1。KCl 的质量摩尔浓度为：
第三节稀溶液的通性一、液体的蒸气压二、稀溶液的蒸气压下降三、稀溶液的沸点升高四、稀溶液的凝固点降低五、稀溶液的渗透压力
一、液体的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。
液体的蒸气压与液体的性质和温度有关。在相同温度下，不同的液体，其蒸气压不同。温度升高时，液体的蒸气压增大。液体的蒸气压等于外压时的温度称为液体的沸点。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。固体物质也具有一定的蒸气压。但一般情况下，固体的蒸气压较小。
二、稀溶液的蒸气压下降当水中溶入难挥发非电解质后，溶液的表面被一部分难挥发非电解质的分子占据着，这样在单位时间内从溶液的液面逸出的溶剂分子比纯溶剂减少。在一定温度下达到平衡时，溶液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，这种现象称为溶液的蒸气压下降。1887年，法国化学家Raoult指出：
对由溶剂A 和难挥发非电解质B 组成的稀溶液：在稀溶液中由以上两式，得
三、稀溶液的沸点升高在相同温度下，难挥发非电解质稀溶液的蒸气压总比纯溶剂的低。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，这种现象称为稀溶液的沸点升高。
O
测定出溶液的沸点升高，可计算出B的摩尔质量。难挥发非电解质稀溶液的沸点升高与溶质B 的质量摩尔浓度成正比。
四、稀溶液的凝固点降低溶液的凝固点是指固态纯溶剂与液态溶液平衡共存时的温度。水中溶解难挥发非电解质后，溶液的蒸气压下降，也使溶液的凝固点降低。难挥发非电解质稀溶液的凝固点降低与溶质B 的质量摩尔浓度成正比。测量出难挥发非电解质稀溶液的凝固点降低可计算出B 的摩尔质量。，
例题O
例1-8从尿中提取出一种中性含氮化合物，将mg 纯品溶解在12 g 蒸馏水中，所得溶液的凝固点比纯水降低了0.233 K，试计算此化合物的相对分子质量。解：该中性含氮化合物的摩尔质量为：90此中性含氮化合物的相对分子质量为：
五、稀溶液的渗透压力
产生渗透现象的条件：（1）必须有半透膜存在;（2）半透膜两侧相同体积的液体中水分子数目不相等。2. 渗透压力用半透膜将水溶液与纯水隔开时，渗透必然发生。为了阻止渗透的发生，必须在溶液的液面上施加一额外压力。这种恰好能阻止渗透进行而施加于溶液液面上的额外压力称为溶液的渗透压力。
（二）渗透压力与浓度、温度的关系1877年，德国植物学家Pfeffer用人工制成的半透膜测量蔗糖水溶液的渗透压力。发现了如下两个规律：（1）在热力学温度一定时，稀溶液的渗透压力与溶液的浓度成正比；（2）在浓度一定时，稀溶液的渗透压力与热力学温度成正比。
1886年，荷兰理论化学家归纳出渗透压力与浓度、温度之间的关系。通过测定溶液的渗透压力，可以计算溶质的摩尔质量。例题
例1-9一种精制蛋白质物质，其相对分子质量约为5×104。（1）已知298.15 K 时水的密度是997 kg·m-3，估算溶质的质量分数为0.02 的该物质的水溶液的沸点升高、凝固点降低和298.15 K时的渗透压力。（2）欲准确测定该物质的相对分子质量，选用哪种依数性能得到较好的结果？（3）若选用渗透压力法测定该物质的相对分子质量，在298.15 K 时测得质量分数为0.02 的该物质的水溶液的渗透压力为1033.5 Pa，计算该物质的相对分子质量。
解：为了计算方便，取1 kg 溶液。该物质的质量摩尔浓度和浓度分别为：（1）溶液的沸点升高约为：溶液的凝固点降低约为：
(2)根据(1)的计算结果，可以看出的数值太小，难以准确测定，而溶液的渗透压力较大，可以准确测定。因此采用渗透压力法测定溶质的相对分子质量，能得到较好的结果。(3)该物质的摩尔质量为：溶液的渗透压力为：该精制蛋白质的相对分子质量是4.88×10-4。
（三）B的渗透浓度例题渗透溶液是指混合物中能产生渗透效应的溶质的微粒（分子或离子）的浓度总和。对于强电解质溶液，渗透浓度等于溶液中溶质离子的总浓度；对于弱电解质溶液，渗透浓度等于溶液中未解离的弱电解质的浓度与弱电解质解离出的离子浓度之和；而对于非电解质溶液，渗透浓度等于其物质的量浓度。对于电解质的稀溶液：
例1-10生理盐水的质量浓度为g·L-1，计算生理盐水的渗透浓度。解：NaCl 是强电解质，它在溶液中全部电离：生理盐水的渗透浓度为:
利用稀溶液的凝固点降低和稀溶液的渗透压力，均可计算溶质的摩尔质量。由于cBRT在数值上大于kfbB，因此溶液的渗透压力在数值上也大于溶液的凝固点降低。当溶液的浓度很低时，很小，不能准确测定；但此时Π仍比较大可以准确进行测定。由于小分子溶质也能透过半透膜，因此渗透压力法仅适合于高分子化合物的摩尔质量的测定。，
（四）渗透压力在医学上的意义1．
将红细胞置于渗透浓度低于280mmol·L-1的低渗NaCl溶液中，在显微镜下观察，可见红细胞逐渐胀大，最后破裂，释出血红蛋白使溶液呈浅红色，这种现象医学上称为溶血。这是因为低渗NaCl溶液的渗透压力小于红细胞内液的渗透压力，NaCl溶液中的水分子透过细胞膜进入红细胞内，而使红细胞涨破。
将红细胞置于渗透浓度高于320mmol·L-1的高渗NaCl溶液中，在显微镜下观察，可见红细胞逐渐皱缩，这种现象医学上称为质壁分离。这是因为红细胞内液的渗透压力低于高渗NaCl溶液的渗透压力，红细胞内液中的水分子透过细胞膜进入NaCl溶液，而使红细胞皱缩。例题
例1-11用实验方法测得某肾上腺皮质机能不全病人的血浆的冰点为问此病人的血浆为等渗、低渗或高渗溶液？计算此血浆在时的渗透压力。解：此病人血浆的渗透浓度为：此血浆的渗透浓度低于正常血浆的渗透浓度范围，为低渗溶液。
此病人血浆的渗透浓度为：
2．晶体渗透压力和胶体渗透压力由小分子和小离子所产生的渗透压力称为晶体渗透压力。由大分子和大离子所产生的渗透压力称为胶体渗透压力。血浆的渗透压力主要是晶体渗透压力，而胶体渗透压力很小。在℃时，血浆的渗透压力为770kPa，其中胶体渗透压仅约为4kPa。
间隔着细胞内液与外液的细胞膜只允许水分子透过，而其他分子和离子（如K+，Na+等）不能透过。水分子的渗透方向主要取决于晶体渗透压力。当人体缺水时，细胞外液中盐的浓度就会相对升高，外液的晶体渗透压力增大，超过了细胞内液的渗透压力，使细胞内液的水分子进入细胞外液，造成细胞内失水。如果大量饮水或输入过多的葡萄糖溶液（葡萄糖在体内氧化成二氧化碳和水），又会造成细胞外液晶体渗透压力减小，细胞外液的水分子进入细胞内液，使细胞肿胀，严重时可引起水中毒。因此，晶体渗透压力对维持细胞内、外水的相对平衡起着重要作用。临床上常使用小分子晶体物质的溶液来纠正某些疾病所引起的水盐失调。
间隔着血液与细胞液的毛细血管壁，允许水分子和各种盐类的离子（如Na+，K+等）透过，只有蛋白质的分子或离子不能透过。小分子晶体物质对维持血液与组织液之间水的相对平衡几乎不起作用。蛋白质分子或离子所产生的胶体渗透压力虽然很小，但由于蛋白质分子或离子不能透过毛细血管壁，对维持血容量和血管内、外的水盐的相对平衡却起着重要作用。当血浆蛋白的浓度（特别是白蛋白浓度）因某些病变下降时，血浆的胶体渗透压力也随之降低，结果水分子和盐类离子由血浆进入组织液，而使血容量（人体血液总量）降低，组织液增多，这是形成水肿的一个因素。临床上对大面积烧伤或失血等原因造成血容量下降的病人进行补液时，由于这类病人的血浆蛋白损失很多，血浆胶体渗透压力下降，不能单纯补充晶体溶液（如生理盐水等）还要同时输入血浆或右旋糖酐等血浆代用品，才能恢复胶体渗透压力和增加血容量。
第四节溶胶一、溶胶的性质二、溶胶的稳定性与聚沉三、溶胶的制备与净化
(一）溶胶的光学性质1．Tynd
2．Rayleigh 公式（1）散射光强度与入射光波长的4次方成反比，入射光的波长越短，溶胶对光的散射作用越强。（2）散射光强度随分散相分子浓度的增大而增（3）分散相与分散介质的折光率相差越大，则大。散射作用越强。（4）散射光强度与分散相粒子体积的平方成正比，在胶体分散系范围内，随着分散相粒子的增大，对光的散射作用增强。由上式可得如下结论：
1.Brown运动溶胶的分散相粒子
胶粒的Brown 运动是由于胶粒受到处于不停运动的分散介质分子撞击，其合力不为零而引起的。
2. 扩散溶胶的分散相粒子由于Brown运动，能自动地从浓度较高处移向浓度较低处，这种现象称为扩散。在生物体内，扩散是物质输送或物质分子通过细胞膜的推动力之一。
3. 沉降溶胶在放置过程中，密度大于分散介质的胶粒，在重力作用下要沉降下来；但另一方面由于胶粒的Brown运动引起的扩散作用又力图促使浓度均一。当上述两种方向相反的作用达到平衡时，越靠近容器的底部，单位体积溶液中的胶粒的数目越多；越靠近容器的上方，单位体积溶胶中的胶粒的数目越少，形成了一定的浓度梯度，这种现象称为沉降平衡。
（三）溶胶的电学性质1．电泳质点
2．胶粒带电的原因（1）胶核的选择吸附：胶核的比表面很大，很容易吸附溶液中的离子。实验表明，与胶粒具有相同组成的离子优先被吸附。（2）胶粒表面分子的解离：胶粒与溶液中的分散介质接触时，表面分子发生解离，有一种离子进入溶液，而使胶粒带电。例如，硅酸溶胶的胶粒是由很多xSiO2·yH2O分子组成的表面上的H2SiO3分子在水分子作用下发生解离：，
3. 胶团的结构溶胶的胶团结构也常用结构简式表示，如AgI负溶胶的结构简式表示为：[(AgI)m.nI-.(n-x)K+]x-.xK+AgI 溶胶的胶团结构示意图：
二、溶胶的稳定性与聚沉溶胶具有一
1．电解质对溶胶的聚沉作用(二）溶胶
通常用聚沉值来比较各种电解质对某一溶胶的聚沉能力。聚沉值是使一定量溶胶在一定时间内完全聚沉所需电解质溶液的最低浓度。
电解质对溶胶的聚沉规律为：（1）电解质对溶胶的聚沉作用，主要是由与胶粒带相反电荷的离子（反离子）引起的。反离子所带电荷越多，其聚沉能力越大，聚沉值就越小。（2）带相同电荷的离子的聚沉能力虽然接近，但也略有不同。对负溶胶来说，其聚沉能力的相对大小为：Cs+＞Rb+＞K+＞Na+＞Li+对正溶胶来说，其聚沉能力的相对大小为：Cl-＞Br-＞NO3＞I-
2．溶胶的相互聚沉作用将胶粒带相反电荷的两种溶胶混合，也会产生聚沉现象。与电解质的聚沉作用不同的是，只有当两种溶胶的胶粒所带电荷完全中和时，才会完全聚沉；否则，可能聚沉不完全，甚至不聚沉。（3）有机化合物的离子（如脂肪酸盐和聚酰胺类化合物的离子）都有较强的聚沉能力，能有效地破坏溶胶使之聚沉。
三、溶胶的制备与净化1．分散法研
2．凝集法化学凝集法是利用化学反应使产物凝集而形成溶胶。在溶液中进行的复分解、水解、氧化还原等反应，只要有一种产物的溶解度较小，就可以控制反应条件使该产物凝集而得到溶胶。一般来说，在制备溶胶时，反应物的浓度要比较稀，反应物混合要比较缓慢，其中的一种反应物要稍有过量。改换溶剂法是利用分散相在两种不同分散介质中的溶解度相差悬殊的特点制备溶胶。
（二）溶胶的净化常用的净化方法是将溶胶与纯溶剂用半透膜隔开，溶胶中的电解质和杂质的分子、离子可透过半透膜进入溶剂，而胶粒不能透过半透膜，不断更换溶剂，可将电解质和杂质除去。这种利用半透膜净化溶胶的方法称为渗析。
第五节高分子溶液一、高分子溶液的盐析二、高分子对溶胶的絮凝作用和保护作用三、高分子溶液的渗透压力四、Donnan 平衡
一、高分子溶液的盐析但要使高分子化合物从溶液中沉淀析出，必须加入大量的电解质。通常把高分子在电解质作用下从溶液中沉淀析出称为高分子的盐析。盐析的主要原因是去溶剂化作用。高分子的稳定性主要来自高度的水化作用，当加入大量电解质时，除中和高分子所带电荷外，更重要的是电解质离子发生强烈地水化作用，使原来高度水化的高分子去水化，使其失去稳定性而沉淀析出。加入少量电解质就可以使溶胶产生聚沉，
二、高分子对溶胶的絮凝作用和保护作用在溶胶中加入少量的可溶性高分子，可导致溶胶迅速生成棉絮状沉淀，这种现象称为高分子对溶胶的絮凝作用。高分子的絮凝作用与电解质的聚沉作用不同，电解质的聚沉作用是由于反离子挤入吸附层，减少或中和了胶粒所带的电荷所引起的；而高分子的絮凝作用是由于高分子溶液浓度较低时，一个高分子长链可同时吸附两个或更多个胶粒，把胶粒聚集在一起而产生沉淀。
在溶胶中加入一定量的高分子，能显著地提高溶胶的稳定性，这种现象称为高分子对溶胶的保护作用。产生保护作用的原因是高分子吸附在胶粒的表面上，包围住胶粒，形成了一层高分子保护膜，阻止了胶粒之间及胶粒与电解质离子之间的直接接触，从而增加了溶胶的稳定性。
三、高分子溶液的渗透压力公式，其渗透压力不是随浓度线性增加，而是比浓度增加更快。产生这种现象的原因，是由于高分子在溶液中呈线团状态，其中间空隙包含有大量溶剂，致使溶液的实际浓度增大。在用渗透压力法求高分子溶质的摩尔质量时常用维利公式：高分子稀溶液的渗透压力不符合，
对于一般高分子稀溶液，上式可简化为：以对做图，外推至时的截距为，即可求出。
四、Donnan 平衡聚电解质NazP 按下式解离：NazP = zNa+ + Pz-若NazP的浓度为cB，则渗透浓度为(z+1)cB，测得的渗透压力约为(z+1)cBRT，求得聚电解质的摩尔质量约为实际摩尔质量的1/(z+1)。在电解质存在下测定聚电解质的渗透压力，可以部分或完全消除聚电解质解离出的小离子的影响。
当达到渗透平衡时：ceq(Na+)内·ceq(Cl-)内=ceq(Na+)外·ceq(Cl-)外即(zc1+c3)c3=(c2-c3)2 c3= 达渗透平衡后，半透膜内、外溶液的渗透压力差为：Π=(cos,内-cos,外)RT=(zc1+c1-2c2+4c3)RT =
（1）若，则：（2）若，则：在半透膜外加入较多电解质，可以消除Donnan 平衡的影响。
第六节凝胶一、凝胶的分类二、凝胶的性质
一、凝胶的分类在一定条件下，高分子溶液或溶胶的分散相粒子在某些部位上互相联结，形成空间网架结构，而分散介质充满网架结构的空隙，失去流动性。这种分散系统称为凝胶。凝胶可分为刚性凝胶和弹性凝胶两类。刚性凝胶粒子间的交联强，网状骨架坚固，干燥后，网眼中的液体可驱出，但其体积和外形几乎不变，如硅胶、氢氧化铁等形成的无机凝胶就属于此类。弹性凝胶一般是由柔性线形高分子形成的，如明胶、琼脂、肉冻等。这类凝胶经干燥后体积明显变小，但若将干的凝胶再放到适当的溶剂中还可以发生溶胀，即自动吸收溶剂而使体积胀大。
二、凝胶的性质根据弹性凝胶在液体
影响溶胀的外因是温度、介质的pH及溶液中电解质的影响等。一般情况下，升高温度使分子热运动加强，会削弱离子间的连接强度，使得溶胀程度增大。有时温度达到一定程度时，可使凝胶的骨架破裂而发生无限溶胀。介质的pH对蛋白质线形分子形成的凝胶有很大影响，只有在一最适宜的pH介质中，溶胶的溶胀才能达到最大。
凝胶溶胀吸收的水中
（三）离浆离浆是溶胀的逆过程，可认为是凝胶内结构形成后链段间的相互作用继续进行的结果。这些链段彼此结合或相互靠近，使得网架变得更紧，而把网眼中的液体排挤出来。凝胶在放置过程中，一部分液体可以自动地分离出来，使凝胶本身体积缩小，这种现象称为离浆或脱水收缩。
下载地址：{{downurl}}
{{{a}}}
{{#b}}{{{b}}}
{{/b}} {{/title}} {{#nolog}}登陆注册
{{/nolog}} {{#djsx}}点我刷新
{{/djsx}} {{#gocz}} {{/gocz}} {{#ffqr}} {{/ffqr}}