3.2溶液（课件）-《基础化学》同步精品课堂（人卫第二版）

3.2第三章 溶液 基础化学 同步精品课堂-中职专业课 1 目 录 溶液的渗透压 第一节 第二节 分散系 知识目标 掌握渗透、分散系分类及性质。 能力目标 熟悉胶体、高分子溶液的性质。 情感目标 掌握渗透在医学中的应用。 三维目标 导入情景 01 在化学中，物质可以以不同的形态存在，比如固态、液态和气态。而当一种物质以微小的颗粒、液滴或气泡等形式分散在另一种物质中时，就形成了分散系。这种分散现象在我们的日常生活中无处不在，从清晨的露珠、午后的咖啡，到夜晚的星空，都是分散系的生动体现。露珠：清晨的草地上，一颗颗晶莹剔透的露珠，其实是水蒸气在空气中遇冷凝结成的小水滴，它们分散在草叶上，形成了美丽的自然景观。咖啡：当我们冲泡一杯咖啡时，咖啡粉中的可溶性成分会溶解在水中，而一些不溶性的颗粒则会悬浮在水中，形成了一种复杂的分散系。 导入情景 01 分散系不仅在自然界中广泛存在，而且在科学研究和工业生产中也有着举足轻重的地位。比如，在涂料、油漆、墨水等产品的制备中，颜料和填料的分散均匀性直接影响到产品的质量和性能。此外，在药物制剂中，药物的分散状态也直接关系到其溶解速度、生物利用度和疗效。 第一节 溶液的渗透压 一、渗透现象和渗透压 如果我们在一杯纯水中滴入一滴浓的蔗糖水，即使没有任何机械振动，只要时间足够长，整杯水都具有甜味，这是由于分子的热运动，最终使溶液的浓度趋于均匀，我们把这一过程称为扩散。 扩散的结果是消除溶液浓度差而达到浓度均衡。在任何纯溶剂和溶液之间，或两种不同浓度的溶液之间都有扩散现象。 半透膜 有一种性质特殊的薄膜，它只允许较小的溶剂水分子自由通过而较大的溶质分子很难通过。像这种对物质的通过具有选择性的薄膜称为半透膜。 常见的半透膜 膀胱膜 细胞膜 肠衣 毛细血管壁 水 蔗糖水 半透膜 （一）渗透现象 稀溶液 半透膜 浓溶液 溶剂分子由纯溶剂进入溶液或由稀溶液进入浓溶液的现象称为渗透现象，简称为渗透。 （二）渗透压 什么叫渗透压？ 恰能阻止渗透现象的发生而必须施加于溶液液面上的额外压力称为渗透压。 渗透压产生的条件： 1．要有半透膜存在 2．半透膜两侧溶液存在浓度差 二、渗透压与溶液浓度、温度的关系 1886年荷兰化学家范特荷夫通过实验发现溶液的渗透压与溶液的浓度、温度有关。并提出了渗透压的计算公式为： 式中 —溶液的渗透压，kPa； R—气体常数，8.314kPa·L/(mol·K)； T—绝对温度（T = 273.15+t℃），K； cB—溶质B的物质的量浓度，mol/L； nB—溶质B的物质的量，mol； V—溶液的体积，L。 在一定的温度下，稀溶液渗透压的大小与单位体积溶液中溶质的粒子数（分子或离子）成正比，而与粒子的性质和大小无关。对于非电解质来说，当温度一定时，只要溶质的物质的量浓度相等，渗透压就近似相等。而对于电解质溶液，由于电解质在溶液中能发生解离，所以计算电解质溶液的渗透压时，在公式中引进了一个校正系数i，即： （3-13） 对于强电解质i值可近似地看作1mol电解质解离出离子的物质的量。 实例 例3-14．生理盐水的物质的量浓度为0.154mol/L，计算37℃时生理盐水的渗透压是多少？ 解 已知 c(NaCl)= 0.154mol/L i = 2 T=(273.15+37)K = 310.15K R = 8.314kPa·L/(mol·K) 根据公式 得 = 2×0.154mol/L×8.314kpa·L/(mol·K)×310.15K = 794 kPa 答：37℃时生理盐水的渗透压是794 kPa。 在医学上除了用kPa表示溶液的渗透压外，还常用毫渗量来表示。所为毫渗量就是指溶液中能够产生渗透效应的各种粒子（分子或离子）的总浓度，用cos表示，单位为mmol/L。 实例 例3-15．计算在310.15K时，质量浓度为=50g/L葡萄糖(C6H12O6)溶液的毫渗量和渗透压。 解 （1）已知 = 50g/L M(C6H12O6) = 180g/mol 根据公式 得 0.278mol/L cos= 0.278mol/L×1000= 278mmol/L （2）已知T = 310.15K R = 8.314kPa·L/(mol·K) c(C6H12O6) = 0.278mol/L = 0.278mol/L×8.314kpa·L/(mol·K)×310.15K = 716.9kPa 根据公式 得 三、等渗、低渗、高渗溶液 一定温度下渗透压相等的两种溶液称为等渗溶液。渗透压不等的两种溶液中渗透压相对较高的溶液称为高渗溶液，渗透压相对较低的溶液称为低渗溶液。 医学上等渗、高渗、低渗溶液是以正常人体血浆总渗透压为标准的。 渗透压高于正常人体血浆总渗透压的溶液称为高渗溶液，渗透压低于正常人体血浆总渗透压的溶液称为低渗溶液。 在37℃时，正常人体血浆的渗透压为720~800kPa，相当于血浆中能够产生渗透效应的各种粒子的总浓度（毫渗量）为280~320mmol/L。所以，医学上规定： 毫渗量在280~320mmol/L范围内的溶液称为等渗溶液，毫渗量高于320mmol/L为高渗溶液，毫渗量低于280mmol/L为低渗溶液。临床上常用的等渗溶液见。 低渗溶液、等渗溶液、高渗溶液 正常人体血浆的渗透浓度 (280~~320mmol/L) 等渗溶液 (mmol/L) 280 320 高渗溶液 低渗溶液 临床上常用的等渗溶液 0.154 0.278 0.149 1/6 名称 物质的量浓度（mol/L） 质量浓度（g/L） 毫渗量（mmol/L） 生理盐水 葡萄糖溶液 碳酸氢钠溶液 乳酸钠溶液 9 50 12.5 18.7 308 278 298 330 5%(即50g/L) 葡萄糖溶液 0.9%(即9g/L)NaCl溶液 （生理盐水） 四、渗透压在医学上的应用 渗透压与人类的关系十分密切。在人体血浆中，既含有氯化钠、碳酸氢钠、葡萄糖等低分子晶体物质，也含有蛋白质、核酸等高分子物质。这两类物质产生的渗透压构成了人体血浆的总渗透压。 如果人体缺水，就会使细胞外液渗透压增大，促使水分子从细胞内向细胞外渗透，使细胞皱缩；若人体水分过多，就会使细胞外液渗透压减小，促使水分子从细胞外向细胞内渗透，造成细胞体积膨胀，甚至引起水中毒。 人体内红细胞与血浆是等渗的。如果将红细胞放入纯水或低渗溶液中，水分子就会通过细胞膜渗入到红细胞内，红细胞便会逐渐膨胀，以致破裂，这种现象称为溶血。 若将红细胞放入高渗溶液中，红细胞内的水就会通过细胞膜向外渗出，红细胞逐渐皱缩，这种现象称为包浆分离。 若将红细胞放入等渗溶液中，进、出红细胞的水分子数相等，红细胞保持原状，维持原有的生理活性。因此，临床上给病人大量输液应输入等渗溶液。 红细胞在等渗、低渗、高渗溶液中形态变化 等渗溶液 低渗溶液 高渗溶液 正常形态 胀大→溶血 皱缩→胞浆分离 第二节 分散系 一、分散系的概念 一种或几种物质以粒子的形式分散在另一种物质中所组成的体系称为分散系。其中被分散的物质称为分散相（分散质），容纳分散相的物质称为分散介质（分散剂）。 例如，氯化钠溶液中的氯化钠是分散相，水为分散介质。消毒用的碘酒，碘为分散相，酒精为分散介质。 （一）分子或离子分散系 分散相粒子直径小于1nm（1nm=10-9m）的分散系称为分子或离子分散系，也称为真溶液，简称溶液。通常把溶液中的分散相称为溶质，分散介质称为溶剂。分子或离子分散系中的分散相是以单个分子或离子状态均匀地分散在分散介质中。 如氯化钠溶液、葡萄糖溶液。 二、分散系的分类 （二）胶体分散系 分散相粒子直径在1~100nm之间的分散系称为胶体分散系，简称胶体。 胶体主要包括 溶胶：分散相粒子是由许多分子聚集而成。常见的胶体分散系多以水为分散介质。 溶胶 高分子化合物溶液 （三）粗分散系 分散相粒子直径大于100nm的分散系称为粗分散系 分散相以不溶性的固态分散在液体分散介质中所形成的粗分散系称为悬浊液。如泥浆水。 分散相以小液滴分散在另一种互不相溶的液体分散介质中所形成的粗分散系称为乳浊液。如乳汁。 粗分散系 悬浊液 乳浊液 三、分散系的特点 分子或离子分散系中分散相是以单个分子或离子形式存在，分散相粒子小，分散相与分散介质之间不存在界面，光线能够通过分散相粒子，所以其是一类均匀、透明、稳定的分散体系，分散相粒子能透过滤纸和半透膜。 胶体分散系中的分散相是由许多分子、原子或离子聚集而成，并以一定的界面与分散介质分开，因而只能让部分光线通过，所以其是透明度不一、不均匀、相对稳定的体系。分散相粒子只能透过滤纸不能透过半透膜。 粗分散系中分散相的粒子比胶粒大，分散相与分散介质之间有界面，能阻止光线通过，所以粗分散系是不均匀、不透明、不稳定的体系，不能透过滤纸和半透膜。 四、 溶胶 一、溶胶的性质 在胶体分散系中分散相以固态形式分散于液态分散介质中的胶体溶液称为溶胶，分散相粒子称为胶粒。溶胶与溶液、悬浊液相比有以下特性。 1827年英国植物学家布朗在观察花粉悬浮液时发现，胶体粒子能在分散介质中作不规则的运动。后来人们把这种运动称为布朗运动。实验发现溶胶粒子越小、温度越高、分散介质的粘度越小，布朗运动就越显著。布朗运动产生的原因是分散介质从各个方向以不同的作用力撞击分散相粒子，使分散相粒子在某一瞬间受到的合力方向不断的改变，从而导致胶粒不停的做无规则的运动（如图3-1）。 图3-1 布朗运动 （一）布朗运动 （二）丁达尔现象 在暗处将一束聚集的光射向溶胶时，在入射光的垂直方向观察，可以看到一束光亮的光柱。这种现象是英国物理学家丁达尔在1869年发现的，故称为丁达尔现象。如图3-2。 真溶液 胶体 图3-2 丁达尔现象 真溶液 胶体 胶体 （三）吸附作用 气体或溶液里的物质被吸附在固体表面的现象称为吸附作用。 固体物质具有吸附能力是由固体物质的结构决定的。在固体内部每个粒子被周围的粒子包围着，各个方向的吸引力是平衡的，但在表面层的每个粒子的状况却不同，它们向内的引力没有平衡，使固体表面具有吸附力。 吸附能力与固体物质的表面积有关，表面积越大，吸附能力越大。相同量的固体物质被分散成胶体粒子时，其总表面积会大大增加，因而胶体粒子具有较强的吸附能力。 （四）电泳现象 在外电场作用下，胶体粒子在分散介质中向电极（阴极或阳极）作定向移动的现象称为电泳。 在U形管中加入新制备的Fe(OH)3溶胶，然后在U形管的两端分别滴加KNO3溶液约3ml（要求与溶胶有明显的分界面），再将两个石墨电极分别插入KNO3液层（电极不能触及溶胶），接通直流电，观察现象。 提示：Fe(OH)3溶胶粒子带正电 正极 负极 溶胶的稳定性和聚沉 （一）溶胶的稳定性 溶胶具有相对稳定性，除了胶粒的布朗运动克服重力作用外，其主要因素有以下两点。 1．胶粒带电 同种胶粒带同种电荷（正电或负电），同性电荷的胶粒相互排斥，阻止了胶粒的相互接近和聚集成较大颗粒，从而避免了胶粒的沉降。胶粒所带电荷越多，排斥力越大，溶胶就越稳定。 2．胶粒的溶剂化作用 吸附在胶粒表面的离子，对溶剂分子具有较强的吸附力，能使溶剂分子吸附到胶粒的表面，形成一层溶剂化膜（水化膜），从而阻止了胶粒的相互聚集。溶剂化膜越厚。胶粒就越稳定（如图）。 胶粒的溶剂化作用 （二）溶胶的聚沉 溶胶的稳定性是相对的、暂时的、有条件的。如果改变外界条件使胶粒的带电量减少或溶剂化膜变薄，就会使胶粒因布朗运动存在而发生相互碰撞，在碰撞过程中聚集变大，形成较大的颗粒而沉降。 使溶胶粒子聚集成大的颗粒而沉降的过程称为聚沉。 常用的聚沉方法有以下几种。 1．加入少量电解质 电解质对溶胶的聚沉能力最为显著。在溶胶中加入少量电解质时，与胶粒带相反电荷的电解质离子中和了胶粒所带的电荷，破坏了胶粒的溶剂化膜，胶粒就会聚集成大的颗粒而沉降。例如，在氢氧化铁溶胶中加入少量的硫酸钠溶液时，即有红棕色的氢氧化铁沉淀。 电解质对溶胶的聚沉能力除了与电解质的浓度有关外，更主要的是与胶粒带相反电荷的离子（反离子）的电荷数。反离子的电荷数越高，聚沉能力越强。例如，对负溶胶的聚沉能力：Al3+>Ca2+>Na+。对正溶胶的聚沉能力： > > Cl-。 2．加入带相反电荷胶粒的溶胶 将带相反电荷胶粒的两种溶胶按一定比例混合，也能相互中和彼此所带的电荷，使两种溶胶同时聚沉。 例如，将Fe(OH)3溶胶与As2S3溶胶混合时就会看红棕色的沉淀（红棕色的Fe(OH)3沉淀掩盖了As2S3的黄色沉淀）。 3．加热 加热使胶粒的布朗运动加快，碰撞机会增多，同时降低了胶粒对离子的吸附作用，从而降低了胶粒带电量，破坏了溶剂化膜，使胶粒聚集沉降。 例如，加热As2S3溶胶时就会形成黄色的沉淀。 五、高分子化合物溶液 高分子化合物是由几百、几千甚至更多的原子组成的大分子化合物。其相对分子质量通常在一万以上，甚至高达几百万。 在自然界中存在大量的高分子化合物，如具有生物活性的蛋白质、核酸、糖原等。随着科学技术的进一步发展，人们又合成了大量的高分子化合物，如聚乙烯塑料、合成纤维等。 高分子化合物溶解在适当的溶剂中所形成的溶液称为高分子化合物溶液。其属于胶体分散系，分散相粒子是单个的分子，分子大小介于胶体分散系范围内。 高分子化合物溶液是均匀、透明、稳定的体系，分散相粒子能透过滤纸不能透过半透膜。高分子化合物溶液除了具有胶体的某些性质外，还具有其特殊性。 （一）高分子化合物溶液的特性 1．稳定性大 高分子化合物溶液的稳定性与真溶液相似，在无菌、溶剂不蒸发的情况下可以长期存放而不沉降。在高分子化合物分子结构中有很多亲水性很强的基团，如羟基（—OH）、羧基（—COOH）、氨基（—NH2）等，以水作分散介质时高分子化合物能通过氢键与水形成一层很厚的水化膜，从而阻止了高分子的相互聚集。 2．黏度大 高分子化合物溶液的黏度比真溶液或溶胶大得多。如蛋白质溶液和淀粉溶液都具有很大的黏度。高分子化合物具有链状或分支状结构，它们能相互交织牵引介质使其流动困难，又由于其有很强的溶剂化能力，使自由流动的溶剂减小，从而导致其黏度很大。 3．溶解的可逆性 高分子化合物溶液能自动溶解在适当的溶剂中形成溶液，而且溶解过程是可逆的。当其从溶液中析出后加入原溶剂仍能自动溶解恢复成原来的溶液。胶体则没有这一特性。 （二）高分子化合物对溶胶的保护作用 在溶胶中加入一定量的高分子化合物溶液时，可以明显的增大溶胶的稳定性，这种现象即称为高分子化合物对胶体的保护作用。 高分子化合物对胶体的保护作用是由于高分子化合物都是链状的且能卷曲的线形分子结构，很容易吸附在胶粒的表面，在胶粒表面形成了一层保护膜，又由于高分子化合物具有很强的水化作用，在高分子化合物表面又形成了一层水化膜，从而阻止了胶粒之间的相互聚集，使溶胶的稳定性明显增大。 高分子化合物对溶胶的保护 师生双边互动 03 请同学们联系所学知识，思考下列问题 AgCl溶胶的吸附性 用AgNO3与NaCl反应制备AgCl溶胶时，反应式如下： AgNO3 + NaCl NaNO3 + AgCl 请说出当NaCl溶液过量时，AgCl胶粒优先吸附哪种离子？当AgNO3过量时，AgCl胶粒优先吸附哪种离子？ 提示（见图） NaCl过量 AgNO3过量 课堂小结 04 1．常用的粉碎方法有哪些？ 2．影响物料混合均匀性的因素有哪些？ 3．常用的注射用水的制备流程是什么？ 作业布置 05 1.下列溶液中使红细胞发生溶血的溶液是( ) A. 9.0g/LNaCl溶液 B. 0.15 mol/LCaCl溶液 C. 50.0 g.L葡萄糖溶液 D. 0.10 mol/L NaCl溶液+ 50.0g/L葡萄糖溶液 2.欲使被半透膜隔开的A、B两种稀溶液间不发生渗透，应使两溶液( ) A.物质的量浓度相等 B.渗透浓度相等 C.质量摩尔浓度相等 D.质量浓度相等 3.用只允许水分子透过，而不允许溶质粒子透过的半透膜将此溶质的稀溶液与浓 溶液隔开，关于渗透作用下面描述正确的是( ) A.水从浓溶液向稀溶液渗透，最后达到平衡 B.水从稀溶液向浓溶液渗透，最后达到平衡 C.水从稀溶液向浓溶液渗透，不能达到平衡 D.水分子能自由透过半透膜，所以不会发生渗透 感谢观看 $$