Материал: Общая химия с физкалом
(вызывают увеличение объема эритроцитов и разрыв оболочек). Помещая животные или растительные клетки в гипотонический раствор, можно наблюдать перемещение воды внутрь клетки, что ведет к их набуханию, а затем к разрыву оболочек и вытеканию клеточного содержимого. Подобное разрушение клеток путем разрыва их оболочек называют лизисом, а в случае эритроцитов – гемолизом.
В крепких растворах солей (гипертонических) отмечается наоборот сморщивание клеток (плазмолиз), обусловленное потерей воды, перемещающейся из них в более концентрированный внешний раствор.
Человеческий организм характеризуется большим постоянством ряда физико-химических показателей внутренней среды, в т.ч. и осмотического давления крови. Постоянство
этого показателя называют изоосмией. |
|
|
|
Изотонические |
растворы |
содержат |
одинаковое |
количество осмотически активных частиц. Количество осмотически активных частиц в растворе выражают через осмомоляльность. Эта величина определяется как суммарная концентрация всех растворенных веществ в растворе (моль/кг) и вычисляется по законам осмотического давления.
Осмотическое давление цельной крови равно 7,63 атм. Рассчитаем, какая будет молярная концентрация и массовая доля раствора глюкозы и раствора NaCl, изотоничных цельной крови. Эти растворы называют физиологическими.
|
πр-ра глюкозы = πкрови =7,63 атм |
|
|
Т.к. глюкоза неэлектролит |
||||||||
|
Т = 37оС = 310 К |
|
|
|
|
|
используем закон Вант-Гоффа: |
|||||
|
R = 0,082 л∙атм/моль∙К |
|
|
|
|
π = CRT; πр-ра глюкозы = πкрови |
||||||
|
Сглюкозы - ? ωглюкозы - ? |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
Сглюкозы |
|
|
|
7,63 |
0,3 моль / л |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
RT |
0,082 310 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Рассчитаем массу глюкозы в растворе объемом 1 л: |
||||||||||||
С |
|
|
m |
m C M V; mглюкозы = 0,3 180 1 = 54 г |
||||||||
|
|
; |
||||||||||
V |
M V |
|||||||||||
ρр-ра глюкозы = 1,08 г/мл; mр-ра глюкозы = 1,08 1000 мл = 1080 г;
91
|
|
|
54 |
100% 5% ; |
||
глюкозы |
1080 |
|||||
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
||
Сглюкозы = 0,3 моль/л; |
глюкозы |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
запомним:
5 % - растворы глюкозы с
такой концентрацией изотоничны цельной крови. πр-ра глюкозы =
πкрови.
πр-ра NaCl = πкрови = 7,63 |
Хлорид натрия – это электролит. Для |
||||
атм |
|
|
расчета используем уравнение Вант- |
||
Т = 37оС = 310 К |
|
Гоффа для электролитов: |
|||
R |
= |
0,082 |
π = iCRT; С |
|
. |
л∙атм/моль∙К |
|
iRT |
|||
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
Сглюкозы - ? ωглюкозы - ? Посчитаем, чему равен изотонический коэффициент. NaCl → Na+ + Cl- - диссоциирует на два иона,
n = 2. Т.к. NaCl – сильный электролит, то принимаем α = 1: i = 1 + α(n – 1); i = 1 + 1(2-1) = 2.
Подставляем в формулу для концентрации:
СNaCl р р
|
7,63 |
0,15 моль / л. |
|
0,082 310 |
|||
2 |
|
Рассчитаем массу NaCl в растворе объемом 1 л:
С |
|
|
m |
; |
m C M V; |
|
V |
M V |
|||||
|
|
|
|
mNaCl = 0,15 58,5 1 = 8,77 г
ρр-ра NaCl = 1,01 г/мл; mр-ра NaCl = 1,01 1000 мл = 1010 г;
NaCl
|
8,77 |
100% |
0,86% |
|
1010 |
||||
|
|
|
0,9%
; запомним:
|
СNaCl р-р = 0,15 |
моль/л; NaCl 0,9 % |
- растворы NaCl с |
такой концентрацией |
изотоничны цельной |
крови. πр-ра NaCl = |
|
πкрови. |
|
|
|
92
6.2. Закон Рауля и следствия из него
Криоскопия. Эбулиоскопия
Растворы многими свойствами отличаются от чистых растворителей. Например, давление пара растворителя над раствором ниже, чем над чистым растворителем. Закон Рауля:
относительное понижение давления пара над раствором пропорционально мольной доле растворенного вещества.
Для неэлектролитов: |
Р |
Х(х) |
или |
Р = Ро Х(х) |
|
|
о |
||||
|
Р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ро - давление пара над чистым растворителем; Р- давление пара над раствором;
Р = Ро – Р- понижение давления пара над раствором; Р/Ро- относительное понижение давления пара над
раствором; Х(х) - мольная доля растворенного вещества, которая
равна Х(х) = νх/Σνх.
Для двухкомпонентной системы, состоящей из растворителя и растворенного вещества, мольная доля
растворенного |
|
вещества |
|
может быть |
найдена: Хр.в. = |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
р.в. |
|
. Закон Рауля в данном случае для неэлектролитов |
||||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||
р.в. |
р ля |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
запишется как: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
Р |
|
|
|
р.в. |
. |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
Р |
|
р.в. |
р ля |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
Для электролитов: |
Р |
|
i Х(х) или |
о |
|||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
Р |
о |
|
Р = iР Х(х) или |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р |
i |
|
|
р.в. |
|
, |
|
|
|
|
|||
|
|
|
Ро |
р.в. р ля |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
где i – изотонический коэффициент.
Первое следствие из закона Рауля: температура кипения раствора выше, чем у чистого растворителя Δtкип. = tкип. р-ра – tкип.
93
р-ля. Повышение температуры кипения раствора прямо пропорционально моляльной концентрации раствора.
Моляльная концентрация – b – это число моль растворенного вещества в 1 кг растворителя:
b |
mр.в. 1000 |
, моль/кг. |
Мр.в. mр ля |
Для неэлектролитов: Δtкип. = Кэб. b или
1000
tкип. Кэб. Мр.в. mр ля (г) .
Для электролитов: Δtкип. = iКэб. b или
tкип.
iКэб.
|
m |
р.в. |
1000 |
|||
|
|
|
|
|
||
М |
р.в. |
m |
р ля |
(г) |
||
|
|
|
|
|||
.
,
где |
i – изотонический коэффициент; |
|
Кэб. – эбуллиоскопическая постоянная, берется из |
справочника для растворителя (см. табл. 7). Для любого водного раствора Кэб. = 0,52.
Эбулиоскопия – методы исследования, связанные с измерением изменения температуры кипения.
Второе следствие из закона Рауля: температура замерзания раствора ниже, чем у чистого растворителя. Понижение температуры замерзания (депрессию) находят по формуле:
Δtзам. = tзам. р-ля – tзам. р-ра. Понижение температуры замерзания раствора прямо пропорционально моляльной концентрации раствора.
Для неэлектролитов: Δtзам. = Ккр. b или
t |
|
К |
|
|
m |
р.в. |
1000 |
|||
|
|
|
|
|
|
. |
||||
зам. |
кр. |
|
|
|
m |
|
||||
|
|
М |
|
|
|
(г) |
||||
|
|
|
|
р.в. |
р ля |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Для электролитов: Δtзам. = iКкр. b или
94
tзам.
iКкр.
|
m |
р.в. |
1000 |
|||
|
|
|
|
|
||
М |
р.в. |
m |
р ля |
(г) |
||
|
|
|
|
|||
.
,
где |
i - изотонический коэффициент; |
Ккр. |
– криоскопическая постоянная, берется из |
справочника для растворителя (см. табл. 7). Для любого водного раствора Ккр. = 1,86.
Криоскопия – это методы исследования, связанные с измерением температуры замерзания растворов.
ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ К ТЕМЕ VI. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РАСТВОРОВ
Выберите один правильный ответ
1.ЗНАЧЕНИЕ УНИВЕРСАЛЬНОЙ ГАЗОВОЙ ПОСТОЯННОЙ
ВСИ:
1)0,082 л∙атм/моль∙К
2)8,31 Дж/моль∙К
3)82,4 л∙мм рт.ст./моль∙К
2.ЕСЛИ ДАВЛЕНИЕ ДАНО В АТМОСФЕРАХ, ТО ДЛЯ РАСЧЕТА ОСМОТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ ИСПОЛЬЗУЕТСЯ УНИВЕРСАЛЬНАЯ ГАЗОВАЯ ПОСТОЯННАЯ R РАВНАЯ
1)0,082 л∙атм/моль∙К
2)8,31 Дж/моль∙К
3)82,4 л∙мм рт.ст./моль∙К
3.ЕСЛИ ДАВЛЕНИЕ ДАНО В ММ РТ.СТ., ТО ДЛЯ РАСЧЕТА ОСМОТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ ИСПОЛЬЗУЕТСЯ УНИВЕРСАЛЬНАЯ ГАЗОВАЯ ПОСТОЯННАЯ R РАВНАЯ
1)0,082 л∙атм/моль∙К
2)8,31 Дж/моль∙К
3)82,4 л∙мм рт.ст./моль∙К
95