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难挥发性溶质的稀溶液中溶剂的蒸气压、凝固点、沸点和渗透压的数值,只与溶液中溶质的数量有关,与溶质的本性无关,称这些性质为稀溶液的依数性。
英语名称:colligative property
在一定温度和压力下,理想稀溶液的某些热力学性质,决定于溶液中溶质分子的数目,与溶质的物理和化学性质无关。如蒸气压下降、沸点上升、凝固点降低、渗透压等都称为稀溶液的依数性。
在定温定压下,溶液中溶剂的饱和蒸气压因溶质存在而低于纯溶剂饱和蒸气压现象。
△P=
式中
溶液的沸点高于纯溶剂的沸点的现象。
△T=Tb-
式中Tb为溶液沸点;
溶液的凝固点低于纯溶剂的凝固点的现象。
△Tf=Tf0-Tf=KfmB
式中Tf为溶液的凝固点;Tf0为纯溶剂的凝固点;Kf为凝固点下降常数,实验表明,在稀溶液中,若从溶液中析出的是纯溶剂的固体,溶液的凝固点降低值与溶液浓度mB成正比。
在定温定压下,当溶液与纯溶剂(或浓溶液与稀溶液)用半透膜(只允许溶剂分子通过而不允许溶质分子通过的一种膜)隔开时,由于纯溶剂或稀溶液中溶剂的化学势比溶液中(或浓溶液中)溶剂的化学势高,而引起溶剂透过半透膜向溶液(或向浓溶液)扩散的现象称为渗透现象,为制止溶剂分子进入溶液(或浓溶液),需在溶液(或浓溶液)上施加额外压力以增加其蒸气压,使半透膜双方溶剂的化学势相等而达到平衡,该额外加的压力称为渗透压π。
Π=(nB/V)*RT
式中π为渗透压;V为溶液体积;nB为溶质的摩尔数;R为气体普适常数。说明在定温定压下的稀溶液中, 溶质所产生的渗透压与溶液浓度CB成正比。 2100433B
绪论/001
第1章分散系统/003
1.1分散系统及其分类003
1.1.1分散系统的概念003
1.1.2分散系统的分类003
1.2溶液004
1.2.1溶液的概念004
1.2.2溶液的浓度004
1.3稀溶液的依数性007
1.3.1溶液的蒸气压下降007
1.3.2溶液的沸点升高009
1.3.3溶液的凝固点下降009
1.3.4溶液的渗透压010
1.3.5稀溶液依数性的应用012
1.4电解质溶液013
1.4.1电解质溶液依数性的偏差013
1.4.2强电解质溶液理论简介013
1.4.3活度014
1.4.4离子强度(I)014
1.5胶体溶液015
1.5.1分散度和比表面015
1.5.2表面能015
1.5.3吸附作用016
1.5.4溶胶的性质017
1.5.5溶胶粒子带电的原因020
1.5.6胶团结构020
1.5.7溶胶的稳定性和聚沉021
1.5.8高分子化合物溶液023
*1.6表面活性物质和乳浊液024
1.6.1表面活性物质024
1.6.2乳浊液025
知识拓展026
思考题与习题026
第2章化学反应基本理论/029
2.1化学热力学029
2.1.1基本概念030
2.1.2化学反应热031
2.1.3热化学033
2.1.4热化学方程式034
2.1.5标准摩尔生成焓035
2.1.6盖斯定律及其应用036
2.2化学反应的方向037
2.2.1自发过程037
2.2.2混乱度和熵037
2.2.3化学反应的熵变039
2.2.4吉布斯函数与化学反应的方向040
2.2.5标准摩尔生成吉布斯函数041
2.3化学动力学043
2.3.1化学反应的反应速率及表示方法043
2.3.2化学反应速率理论044
2.3.3影响反应速率的因素046
2.4化学平衡050
2.4.1可逆反应与化学平衡050
2.4.2平衡常数051
2.4.3多重平衡规则054
2.4.4化学平衡的移动055
知识拓展059
思考题与习题060
第3章物质结构基础/063
3.1原子的结构063
3.1.1氢原子光谱和玻尔模型063
3.1.2微观粒子的波粒二象性065
3.1.3海森堡测不准原理066
3.1.4原子轨道和波函数066
3.2核外电子运动状态068
3.2.1四个量子数068
3.2.2原子核外电子排布规律070
3.2.3元素周期律与核外电子排布的关系073
3.3元素性质的周期性076
3.3.1原子半径(rA)076
3.3.2电离能和电子亲和能078
3.3.3电负性080
3.3.4价电子和价电子层结构081
3.4化学键081
3.4.1离子键081
3.4.2价键理论084
3.5杂化轨道理论与分子轨道理论089
3.5.1杂化轨道理论要点089
3.5.2杂化轨道类型与分子空间构型089
3.5.3分子轨道理论093
3.6分子间力和氢键097
3.6.1分子的极性097
3.6.2分子间作用力099
3.6.3氢键101
知识拓展103
思考题与习题106
第4章分析化学概论/109
4.1分析化学概述109
4.1.1分析化学的任务和作用109
4.1.2分析方法的分类110
4.1.3定量分析的一般步骤111
4.1.4定量分析结果的表示114
4.2定量分析中的误差115
4.2.1真值115
4.2.2误差的来源及分类116
4.2.3误差的表示方法117
4.2.4提高分析结果准确度的方法121
4.2.5分析结果的数据处理122
4.2.6置信度与平均值的置信区间124
4.3有效数字及运算规则126
4.3.1有效数字126
4.3.2有效数字的修约126
4.3.3有效数字的运算规则127
4.4滴定分析128
4.4.1滴定分析概述128
4.4.2滴定分析法的分类129
4.4.3滴定反应的条件129
4.4.4滴定方式129
4.4.5标准溶液和基准物质130
4.4.6滴定分析的计算131
知识拓展133
思考题与习题134
第5章酸碱平衡与酸碱滴定法/136
5.1酸碱质子理论136
5.1.1酸碱定义137
5.1.2酸碱的共轭关系和共轭酸碱对137
5.1.3酸碱反应的实质138
5.1.4水的离子积和pH139
5.1.5酸碱水溶液中的质子转移平衡和酸碱的解离常数139
5.1.6共轭酸碱对中Ka 和Kb 的关系140
5.2酸碱平衡141
5.2.1溶液中酸碱平衡的处理方法141
5.2.2溶液中弱酸、弱碱的解离平衡142
5.2.3同离子效应和盐效应144
5.3酸碱平衡中有关浓度计算145
5.3.1酸碱溶液中pH的计算145
5.3.2水溶液中酸碱组分不同型体的分布150
5.4缓冲溶液153
5.4.1缓冲作用原理153
5.4.2缓冲溶液pH的计算154
5.4.3缓冲容量和缓冲范围155
5.4.4缓冲溶液的配制和应用155
5.5酸碱指示剂156
5.5.1酸碱指示剂的变色原理156
5.5.2酸碱指示剂的变色范围157
5.5.3影响酸碱指示剂变色范围的主要因素158
5.5.4混合指示剂159
5.6酸碱滴定法的基本原理160
5.6.1强酸与强碱的相互滴定160
5.6.2强碱(酸)滴定一元弱酸(碱)163
5.6.3多元酸和多元碱的滴定167
5.7酸碱滴定法的应用170
5.7.1酸碱标准溶液的配制和标定170
5.7.2应用实例171
知识拓展175
思考题与习题176
第6章沉淀溶解平衡和沉淀滴定法/178
6.1难溶电解质的溶度积常数及溶度积规则178
6.1.1溶度积常数178
6.1.2溶度积与溶解度的关系179
6.1.3同离子效应和盐效应180
6.1.4溶度积规则181
6.2沉淀的生成与溶解182
6.2.1沉淀的生成182
6.2.2分步沉淀183
6.2.3沉淀的溶解185
6.2.4沉淀的转化186
*6.3沉淀滴定法187
6.3.1沉淀滴定法概述187
6.3.2莫尔法——用铬酸钾作指示剂确定滴定终点的银量法187
6.3.3佛尔哈德法——用铁铵矾[NH4Fe(SO4)2·12H2O]作指示剂确定滴定终点的银量法188
6.3.4法扬司法——用吸附指示剂确定滴定终点的银量法189
6.3.5银量法应用示例190
6.3.6沉淀滴定结果计算191
*6.4重量分析法192
6.4.1沉淀重量分析法概述192
6.4.2影响沉淀的因素193
6.4.3沉淀条件的选择194
6.4.4沉淀的过滤与洗涤196
6.4.5沉淀的烘干或灼烧197
6.4.6重量分析结果的计算197
知识拓展198
思考题与习题198
第7章配位平衡与配位滴定法/200
7.1配位化合物的组成与命名200
7.1.1配位键200
7.1.2配位化合物的定义201
7.1.3配合物的组成201
7.1.4配合物的化学式和命名204
7.2配合物的价键理论205
7.2.1价键理论的基本要点205
7.2.2配合物的空间构型205
7.2.3外轨型和内轨型配合物208
7.3配位平衡209
7.3.1配合物的平衡常数209
7.3.2配位平衡的移动211
7.4螯合物215
7.4.1螯合物215
7.4.2螯合物的稳定性215
7.4.3螯合物的应用216
7.5EDTA的性质217
7.5.1EDTA的解离平衡217
7.5.2影响EDTA配合物稳定性的主要因素218
7.5.3EDTA配合物的条件稳定常数221
7.6金属指示剂221
7.6.1金属指示剂的变色原理221
7.6.2金属指示剂应具备的条件222
7.6.3金属指示剂的选择223
7.6.4金属指示剂在使用中应注意的问题223
7.7配位滴定法223
7.7.1配位滴定曲线224
7.7.2准确滴定某一金属的条件225
7.7.3配位滴定中酸度的控制和酸效应曲线226
7.8配位滴定法的分类及干扰离子的消除228
7.8.1配位滴定法的分类228
7.8.2滴定干扰的消除229
7.9配位滴定的应用230
7.9.1EDTA标准溶液的配制和标定230
7.9.2应用实例231
知识拓展231
思考题与习题232
第8章氧化还原平衡和氧化还原滴定法/235
8.1氧化还原反应的基本概念235
8.1.1氧化数235
8.1.2氧化还原反应236
8.2氧化还原反应方程式的配平236
8.2.1氧化数法237
8.2.2离子-电子法238
8.3原电池与电极电势239
8.3.1原电池和氧化还原反应239
8.3.2电极、电对和原电池符号240
8.3.3电极电势241
8.4影响电极电势的因素245
8.4.1能斯特方程245
8.4.2影响电极电势的因素246
8.5电极电势的应用248
8.5.1判断原电池的正、负极,计算原电池的电动势248
8.5.2判断氧化剂和还原剂的相对强弱249
8.5.3判断氧化还原反应的方向250
8.5.4判断氧化还原反应的限度251
8.5.5测定某些化学平衡常数252
8.6元素电势图及其应用253
8.6.1元素电势图253
8.6.2元素电势图的应用254
8.7氧化还原滴定法255
8.7.1概述255
8.7.2氧化还原滴定曲线257
8.7.3氧化还原滴定指示剂260
8.8常用的氧化还原滴定方法261
8.8.1高锰酸钾法262
8.8.2重铬酸钾法265
8.8.3碘量法266
知识拓展270
思考题与习题270
第9章电势分析法/274
9.1电势分析法概述274
9.1.1电势分析法的基本原理274
9.1.2电势分析法的特点275
9.1.3指示电极与参比电极275
9.2电势分析法的应用276
9.2.1溶液pH的测定276
9.2.2其他离子活度(浓度)的测定279
9.3电势滴定法282
9.3.1电势滴定法的原理282
9.3.2电势滴定法终点的确定282
9.3.3电势滴定法的应用283
知识拓展284
思考题与习题284
第10章分光光度法/286
10.1物质对光的选择性吸收286
10.1.1电磁波谱286
10.1.2光与物质的相互作用287
10.1.3吸收曲线288
10.1.4吸光光度法的特点288
10.2光吸收的基本定律289
10.2.1朗伯-比尔定律289
10.2.2吸光系数和摩尔吸光系数289
10.2.3偏离朗伯-比尔定律的因素290
10.3分光光度计292
10.3.1分光光度计的主要部件292
10.3.2分光光度计的类型294
10.4分光光度法分析条件的选择295
10.4.1显色反应及其条件的选择295
10.4.2吸光度范围的选择298
10.4.3参比溶液的选择298
10.4.4干扰及其消除方法299
10.5分光光度法的应用299
10.5.1单组分的测定299
10.5.2多组分定量方法301
10.5.3示差分光光度法302
知识拓展302
思考题与习题303
第11章元素选述/305
11.1s区元素305
11.1.1氢305
11.1.2碱金属和碱土金属307
11.2p区元素309
11.2.1硼族元素309
11.2.2碳族元素311
11.2.3氮族元素314
11.2.4氧族元素316
11.2.5卤素317
11.3d区元素321
11.3.1过渡元素的通性321
11.3.2铬副族321
11.3.3锰副族323
11.3.4铁系元素323
11.4ds区元素325
11.4.1铜族元素325
11.4.2锌族元素330
知识拓展335
思考题与习题336
附录/338
附录1基本物理常数表338
附录2单位换算338
附录3一些物质的标准生成焓、标准生成Gibbs函数和标准熵(298.15K)338
附录4一些水合离子的标准生成焓、标准生成Gibbs函数和标准熵341
附录5难溶化合物溶度积(298.15K)342
附录6配合物的稳定常数343
附录7金属离子与氨羧螯合剂形成的配合物的稳定常数345
附录8标准电极电势表(298.15K)346
附录9一些氧化还原电对的条件电势(298.15K)348
附录10分子量表349
参考文献/352
元素周期表
溶液的渗透压,依赖于溶液中溶质粒子的数量,是溶液的依数性之一,通常以渗透压摩尔浓度(Osmolality)来表示,它反映的是溶液中各种溶质对溶液渗透压贡献的总和。
渗透压摩尔浓度的单位,通常以每千克溶剂中溶质的毫渗透压摩尔来表示,可按下列公式计算毫渗透压摩尔浓度(mOsmol/kg):毫渗透压摩尔浓度(mOsmol/kg)=〔每千克溶剂中溶解溶质的克数/分子量〕×n×1000 式中,n 为一个溶质分子溶解或解离时形成的粒子数。在理想溶液中,例如葡萄糖n=1,氯化钠或硫酸镁n=2,氯化钙n=3,枸橼酸钠n=4。
在生理范围及稀溶液中,其渗透压摩尔浓度与理想状态下的计算值偏差较小;随着溶液浓度的增加,与计算值比较,实际渗透压摩尔浓度下降。例如0.9% 氯化钠注射液,按上式计算,毫渗透压摩尔浓度是2 × 1000 × 9/58.4=308mOsmol/kg ,而实际上在此浓度时氯化钠溶液的n 稍小于2,其实际测得值是286mOsmol/kg ;复杂混合物,如水解蛋白注射液的理论渗透压摩尔浓度不容易计算,因此通常采用实际测定值表示。
1 渗透压摩尔浓度的测定
1.1 原理
通常采用测量溶液的冰点下降来间接测定其渗透压摩尔浓度。在
理想的稀溶液中,冰点下降符合ΔTf=Kf·m 的关系,式中,ΔTf 为冰点下降值,
Kf 为冰点下降常数(当水为溶剂时为1.86),m 为重量摩尔浓度。而渗透压符合
Po=Ko·m 的关系,式中,Po 为渗透压,Ko 为渗透压常数,m 为溶液的重量摩
尔浓度。由于两式中的浓度等同,故可以用冰点下降法测定溶液的渗透压摩尔浓
度。
1.2 仪器
采用冰点下降的原理设计的渗透压摩尔浓度测定仪通常由制冷系
统、用来测定电流或电位差的热敏探头和振荡器(或金属探针)组成。测定时将
测定探头浸入供试溶液的中心,并降至仪器的冷却槽中。启动制冷系统,当供试
溶液的温度降至凝固点以下时,仪器采用振荡器(或金属探针)诱导溶液结冰,
自动记录冰点下降的温度。仪器显示的测定值可以是冰点下降的温度,也可以是
渗透压摩尔浓度。