【正文】 第五節(jié) 分散系統(tǒng)與混合物的組成標(biāo)度 [TOP] 分散系統(tǒng)及分類一種或數(shù)種物質(zhì)分散在另一種物質(zhì)中所形成的系統(tǒng)稱為分散系。被分散的物質(zhì)稱為分散相，容納分散相的連續(xù)介質(zhì)稱為分散介質(zhì)。按照分散相粒子的大小，可以把分散系分為真溶液、膠體分散系和粗分散系，它們具有不同的擴(kuò)散速度、膜的通透性和濾紙的通透性能。真溶液的分散相粒子小于1 nm，粗分散系分散相粒子大于100 nm，介于兩者之間的是膠體分散系。 分散系又可分為均相分散系和非均相分散系兩大類。 混合物的組成標(biāo)度 （一）物質(zhì)的量物質(zhì)的量是表示物質(zhì)數(shù)量的物理量，用符號nB表示。下標(biāo)B泛指計(jì)量的物質(zhì)B，對具體物質(zhì)，例如水，其物質(zhì)的量的符號寫做n(H2O)。物質(zhì)的量的單位是摩爾(mole)，單位符號為mol。摩爾的定義是：“摩爾是一系統(tǒng)的物質(zhì)的量。在使用摩爾時，基本單元應(yīng)予指明，可以是原子、分子、離子、電子及其他粒子，或這些粒子的特定組合?！? mol物質(zhì)的基本單元數(shù)是阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值，但受測量技術(shù)水平的限制，不能絕對準(zhǔn)確。因此定義摩爾時使用12g碳12作為計(jì)量系統(tǒng)，雖然它的原子數(shù)目還不能確切知道，但它是一個確定的數(shù)值，不隨測量技術(shù)而改變。使用摩爾時須指明基本單元，如n(H)、n(H2)、n(SO42)、n(2H2+O2) 等。相同的計(jì)量系統(tǒng)可以有不同的基本單元，例如氫，可以定義氫原子或是氫分子的物質(zhì)的量， 所以說“1mol氫”就不確定了。用摩爾還可以計(jì)量化學(xué)反應(yīng)，例如中和反應(yīng)H2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + 2H2O就可以用反應(yīng)物（H2SO4 + 2NaOH）作基本單元。B的物質(zhì)的量可以通過B的質(zhì)量mB和摩爾質(zhì)量MB求算： MB = mB/nB ()以gmol1為摩爾質(zhì)量的單位，原子的摩爾質(zhì)量的數(shù)值等于其相對原子質(zhì)量Ar，分子的摩爾質(zhì)量的數(shù)值等于其相對分子質(zhì)量Mr。（二）物質(zhì)的量濃度溶液的物質(zhì)的量濃度cB定義為溶質(zhì)B的物質(zhì)的量nB除以溶液的體積V，即 defcB nB/V ()物質(zhì)的量濃度的單位是molm3，但常用molL1 、mmolL1及μmolL1。物質(zhì)的量濃度的定義不能說成“1L溶液所含溶質(zhì)B的物質(zhì)的量”，因?yàn)橥ǔＥ渲苹蛉∮萌芤翰灰欢ㄓ?L計(jì)量體積。物質(zhì)的量濃度可簡稱為濃度。本書用cB表示濃度，而用[B]表示平衡濃度。使用物質(zhì)的量濃度時也必須指明物質(zhì)的基本單元。 對于未知其相對分子質(zhì)量的物質(zhì)可用質(zhì)量濃度ρB表示，ρB def mB/V。質(zhì)量濃度的單位為kgL1或mgL1等。（三）摩爾分?jǐn)?shù)和質(zhì)量摩爾濃度1. 摩爾分?jǐn)?shù) 摩爾分?jǐn)?shù)又稱為物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)或物質(zhì)的量比。B的摩爾分?jǐn)?shù)xB定義為B的物質(zhì)的量與混合物的物質(zhì)的量之比，單位是一。def xB ()式中，為B的物質(zhì)的量，為混合物的物質(zhì)的量求和。 若溶液由溶質(zhì)B和溶劑A組成，B的摩爾分?jǐn)?shù)為xB， A的摩爾分?jǐn)?shù)為xA， xA+ xB=1。def2. 質(zhì)量摩爾濃度 溶液的質(zhì)量摩爾濃度bB定義為溶質(zhì)B的物質(zhì)的量除以溶劑A的質(zhì)量bB nB/mA ()bB的單位是molkg1。摩爾分?jǐn)?shù)和質(zhì)量摩爾濃度與溫度無關(guān)，在物理化學(xué)中應(yīng)用很廣。 第一節(jié) 溶液的蒸氣壓下降 溶液的蒸氣壓物理化學(xué)將系統(tǒng)中物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)相同的均勻部分稱為“相”，相與相之間有界面，同一物質(zhì)不同相之間可相互轉(zhuǎn)化，即相變。水分子逸出水表面成為水蒸氣分子，稱為蒸發(fā)；水蒸氣分子撞擊水面而成為液態(tài)水分子，稱為凝結(jié)。密閉容器中，當(dāng)水的蒸發(fā)速度與凝結(jié)速度相等時，氣相和液相處于平衡狀態(tài)：H2O (l) H2O (g)式中l(wèi)代表液相，g代表氣相。與液相處于平衡的蒸氣所具有的壓力稱為水的飽和蒸氣壓，簡稱蒸氣壓，單位為kPa。蒸氣壓與物質(zhì)本性有關(guān)：不同的物質(zhì)，蒸汽壓不同。蒸氣壓與溫度有關(guān)：溫度不同，同一液體的蒸汽壓亦不相同。溫度愈高，蒸氣壓也就愈大。相變方向是蒸氣壓由大向小轉(zhuǎn)變。0℃ 6kPa，兩相共存。若為5℃， 3kPa，小于水的蒸氣壓（ 3 kPa），水就自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)楸? 溶液的蒸氣壓下降—Raoult定律 水中加入難揮發(fā)的非電解質(zhì)，使成稀薄溶液（≤Kg1），原為水分子占據(jù)的部分液面被溶質(zhì)分子占據(jù)，而溶質(zhì)分子幾乎不會揮發(fā)，故單位時間內(nèi)表面逸出的水分子數(shù)減少。當(dāng)蒸發(fā)與凝結(jié)重新達(dá)平衡時，溶液的蒸氣壓低于同溫度下純水的蒸氣壓，即溶液的蒸氣壓下降。 著名的Raoult定律得出難揮發(fā)性非電解質(zhì)稀薄溶液的蒸氣壓下降與溶液質(zhì)量摩爾濃度關(guān)系： （）式中，Δp為難揮發(fā)性非電解稀薄溶液的蒸氣壓下降值；為溶液的質(zhì)量摩爾濃度；K為比例常數(shù)。上式表明：在一定溫度下，難揮發(fā)性非電解質(zhì)稀薄溶液的蒸氣壓下降(Δp)與溶液的質(zhì)量摩爾濃度成正比，而與溶質(zhì)的種類和本性無關(guān)。如相同質(zhì)量摩爾濃度的尿素溶液、葡萄糖溶液、蔗糖溶液，這三者的蒸氣壓降低值應(yīng)該是相等的。 第二節(jié) 溶液的沸點(diǎn)升高和凝固點(diǎn)降低 [TOP] 溶液的沸點(diǎn)升高溶液的蒸氣壓與外界壓力相等時的溫度稱為溶液的沸點(diǎn)。如水的正常沸點(diǎn)為100℃ 。在稀薄溶液中，由于難揮發(fā)性溶質(zhì)的加入，使溶液蒸氣壓下降，或者說在時溶液的蒸氣壓小于外壓（），只有在大于的某一溫度時二者才能相等。換言之，溶液的沸點(diǎn)要比純?nèi)軇┑姆悬c(diǎn)高。很明顯，沸點(diǎn)升高值與溶液的蒸氣壓下降有關(guān)，而蒸氣壓降低又與溶液的質(zhì)量摩爾濃度成正比，因此沸點(diǎn)升高也應(yīng)與溶液的質(zhì)量摩爾濃度成正比。即 ()式中，ΔTb為沸點(diǎn)升高值；Tb為溶液的沸點(diǎn)，Tb0 為純?nèi)軇┑姆悬c(diǎn)，bB為溶液的質(zhì)量摩爾濃度；Kb為溶劑的質(zhì)量摩爾沸點(diǎn)升高常數(shù)，它隨溶劑的不同而不同。 溶液的凝固點(diǎn)降低物質(zhì)的凝固點(diǎn)是指在某外壓時，其液相和固相的蒸氣壓相等并共存的溫度。，純水和冰在0℃ kPa，0℃為水的凝固點(diǎn)。而溶液的凝固點(diǎn)通常指溶液中純固態(tài)溶劑開始析出時的溫度，對于水溶液而言，是指水開始變成冰析出時的溫度。與沸點(diǎn)升高原因相似，稀薄溶液中水和冰只有在0℃以下的某一溫度時才能共存，即為溶液的凝固點(diǎn)，顯然，溶液的凝固點(diǎn)降低了。由于溶液的凝固點(diǎn)降低也是溶液的蒸氣壓降低所引起的，因此凝固點(diǎn)的降低也與溶液的質(zhì)量摩爾濃度bB成正比。即 ()式中，ΔTf為凝固點(diǎn)降低數(shù)值；Tf為溶液的凝固點(diǎn)；Tf0為純?nèi)軇┑哪厅c(diǎn)；Kf為溶劑的質(zhì)量摩爾凝固點(diǎn)降低常數(shù)，是溶劑的特征常數(shù)，隨溶劑的不同而不同。應(yīng)當(dāng)注意，Kb，Kf分別是稀薄溶液的ΔTb、ΔTf與的比值，不能機(jī)械地將Kb和Kf理解成質(zhì)量摩爾濃度為1molkg1時的沸點(diǎn)升高ΔTb和凝固點(diǎn)降低ΔTf，因1 molkg1的溶液已不是稀薄溶液，溶劑化作用及溶質(zhì)粒子之間的作用力已不可忽視，ΔTb，ΔTf與之間已不成正比。溶質(zhì)的相對分子質(zhì)量可通過溶液的沸點(diǎn)升高及凝固點(diǎn)降低方法進(jìn)行測定。在實(shí)際工作中，常用凝固點(diǎn)降低法，這是因?yàn)椋孩賹ν蝗軇﹣碚f，Kf總是大于Kb，所以凝固點(diǎn)降低法測定時的靈敏度高；②用沸點(diǎn)升高法測定相對分子質(zhì)量時，往往會因?qū)嶒?yàn)溫度較高引起溶劑揮發(fā)，使溶液變濃而引起誤差；③某些生物樣品在沸點(diǎn)時易被破壞。 電解質(zhì)稀薄溶液的依數(shù)性行為 強(qiáng)電解質(zhì)在溶液中完全解離成相應(yīng)的正、負(fù)離子。與非電解質(zhì)稀薄溶液一樣，電解質(zhì)溶液具有蒸汽壓下降、沸點(diǎn)升高、冰點(diǎn)降低等性質(zhì)。但是，這類溶液的依數(shù)性行為出現(xiàn)較大偏差，這種偏差是由于電解質(zhì)在溶液中解離造成的。因此，計(jì)算電解質(zhì)稀薄溶液的依數(shù)性時，必須引入校正因子i ，稱為van’t Hoff系數(shù)。所以，強(qiáng)電解質(zhì)溶液的依數(shù)性公式為：ΔTb = i Kb () ΔTf = i Kf () 公式中i為校正因子，即1“分子”電解質(zhì)解離出的離子個數(shù)，如NaCl、CaSO4，i =2；MgClNa2SO4， i = 3。 第三節(jié) 溶液的滲透壓力 [TOP] 滲透現(xiàn)象和滲透壓力如將蔗糖溶液和水用理想半透膜(只允許水通過而不允許溶質(zhì)通過的薄膜)隔開，并使膜內(nèi)溶液的液面和膜外水的液面相平，不久，即可見膜內(nèi)液面升高。我們把溶劑透過半透膜進(jìn)入溶液的自發(fā)過程稱為滲透。產(chǎn)生滲透現(xiàn)象的原因是：單位體積內(nèi)，純?nèi)軇┲腥軇┓肿拥臄?shù)目大于溶液中溶劑分子的數(shù)目，因此在單位時間內(nèi)由純?nèi)軇┩ㄟ^半透膜進(jìn)入溶液的溶劑分子數(shù)比由溶液中進(jìn)入純?nèi)軇┑亩啵苜|(zhì)分子不能通過半透膜，致使溶液的液面升高。液面升高使靜壓力增大，使膜內(nèi)溶液的溶劑分子向膜外擴(kuò)散的速度增大。升至一定高度后，膜內(nèi)外溶劑分子擴(kuò)散的速度相等，膜內(nèi)液面不再升高，系統(tǒng)處于滲透平衡。膜兩側(cè)濃度不等的兩個溶液，也能發(fā)生滲透。溶劑滲透的方向?yàn)椋簭南”∪芤合驖馊芤簼B透。產(chǎn)生滲透現(xiàn)象的必備條件為：①有半透膜存在；②半透膜兩側(cè)單位體積內(nèi)溶劑分子數(shù)不等。為了阻止?jié)B透的進(jìn)行，即保持膜內(nèi)外液面相平，必須在膜內(nèi)溶液一側(cè)施加一額外壓力，通常用額外施加的壓力表示溶液滲透壓力，符號Π，單位kPa。 溶液的滲透壓力與濃度及溫度的關(guān)系van’t Hoff指出：“稀薄溶液的滲透壓力與溶液的物質(zhì)的量濃度和溫度的關(guān)系同理想氣體方程相似”。即 () ()式中，Π是溶液的滲透壓力，V是溶液體積，n是溶質(zhì)的物質(zhì)的量，cB是溶液的物質(zhì)的量濃度，R是理想氣體常數(shù)（K1mol1）。van’t Hoff定律說明，在一定溫度下，稀薄溶液的滲透壓力只決定于單位體積溶液中所含溶質(zhì)粒子數(shù)，而與溶質(zhì)的本性無關(guān)。因此，滲透壓力也是稀薄溶液的一種依數(shù)性。應(yīng)該注意，該定律數(shù)學(xué)表達(dá)式雖與理想氣體方程式相似，但溶液滲透壓力與氣體壓力本質(zhì)上不相同。對于稀薄溶液，cB≈bB，所以 Π = bBRT （）常用滲透壓力法來測定高分子物質(zhì)的相對分子質(zhì)量。對于電解質(zhì)溶液 Π = ibBRT （） 滲透壓力在醫(yī)學(xué)上的意義 （一）滲透作用與生理現(xiàn)象1. 滲透濃度能產(chǎn)生滲透壓力的物質(zhì)（分子、離子）統(tǒng)稱為滲透活性物質(zhì)，醫(yī)學(xué)上用滲透濃度表示滲透活性物質(zhì)的總濃度，單位為mmolL1，符號為cos，它表示單位體積溶液中所含滲透活性物質(zhì)的總質(zhì)點(diǎn)數(shù)。2. 等滲、低滲和高滲溶液滲透壓力的高低是相對的。醫(yī)學(xué)上以血漿的滲透壓力作為比較標(biāo)準(zhǔn)，滲透濃度在280~320mmolL1范圍內(nèi)的溶液為等滲溶液。cos＞320 mmolL1的溶液稱為高滲溶液，cos＜280 mmolL1的溶液稱為低滲溶液。臨床常用的生理鹽水(9gL1 NaCl溶液)和50gL1葡萄糖溶液都是等滲溶液。若將紅細(xì)胞置于低滲溶液中，由于細(xì)胞膜是半透膜，通過滲透作用，低滲溶液中的水分將進(jìn)入紅細(xì)胞，最后細(xì)胞膜破裂，導(dǎo)致溶血；反之，將紅細(xì)胞放入高滲溶液中，紅細(xì)胞中的水分將進(jìn)入高滲溶液，致使細(xì)胞皺縮，這種現(xiàn)象稱為胞漿分離；而如放入等滲溶液，紅細(xì)胞可保持正常形態(tài)，外觀不發(fā)生明顯變化。（二）晶體滲透壓力和膠體滲透壓力小分子物質(zhì)（如無機(jī)鹽類、葡萄糖等）產(chǎn)生的滲透壓力稱為晶體滲透壓力。高分子物質(zhì)（如蛋白質(zhì)）產(chǎn)生的滲透壓力稱為膠體滲透壓力。由于小分子物質(zhì)產(chǎn)生的質(zhì)點(diǎn)數(shù)遠(yuǎn)大于大分子物質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)數(shù)，故晶體滲透壓力大于膠體的滲透壓力。晶體滲透壓力對于調(diào)節(jié)細(xì)胞間液和細(xì)胞內(nèi)液之間的水的轉(zhuǎn)移起重要的作用，而膠體滲透壓力對于調(diào)節(jié)血漿和細(xì)胞間液之間水的轉(zhuǎn)移起重要作用。 （三）體液滲透壓力的測定 對于難揮發(fā)的非電解質(zhì)稀薄溶液來說，質(zhì)量摩爾濃度與物質(zhì)