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1、3-5 溶液的滲透壓,1,溶液的滲透壓,3-5,生物體中，細(xì)胞膜、膀胱壁、腸壁 等許多薄膜對(duì)于物質(zhì)的通過(guò)具有選擇性，有些物質(zhì)可以通過(guò)，有些物質(zhì)則不能通過(guò)，這類(lèi)薄膜稱(chēng)為半透膜（semipermeable membrane）。在此節(jié)中，我們提及的半透膜，都是指只允許溶劑（如水）通過(guò)的半透膜。,3-5.1 滲透作用及滲透壓3-5.2 逆滲透,溶液的滲透壓,3-5,學(xué)習(xí)目標(biāo)：,了解滲透壓的意義、計(jì)算及應(yīng)用。了解逆滲透的意義及應(yīng)用。,溶液的滲透壓,3-5,以半透膜包緊一薊頭漏斗口，在漏斗內(nèi)放稀糖水，倒置于裝有純水的燒杯中，并使內(nèi)、外液面等高；一段時(shí)間后，糖水的液面逐漸升高，燒杯中純水的液面則逐漸下降；,

2、最后，兩液面的高度差維持不變。此種溶劑由純?nèi)軇ɑ蜉^稀薄溶液）通過(guò)半透膜，凈流向較濃溶液的現(xiàn)象稱(chēng)為滲透作用（osmosis）。,滲透作用及滲透壓,3-5.1,從上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果看來(lái)，水只經(jīng)由半透膜單向流入糖水中，事實(shí)上，兩邊的水分子都可通過(guò)半透膜。不過(guò)，在相同時(shí)間內(nèi)，由純水穿透到稀糖水的水分子較由稀糖水穿透到純水的水分子多，,因此漏斗內(nèi)糖水中的水分子增多，故糖水的液面逐漸升高。隨著液面高度差增大，其產(chǎn)生的壓力也漸增，因而凈流入糖水的水分子數(shù)漸減。直到凈流入糖水的水分子數(shù)為零時(shí)，液面的高度差就不再改變，此高度差所呈現(xiàn)的壓力，即為該糖水的滲透壓。,滲透作用及滲透壓,3-5.1,若由外界施此壓力，亦可阻

3、止水分子由純水進(jìn)入該糖水。也就是說(shuō)， 溶液的滲透壓就是欲阻止水分子經(jīng)半透膜，由純水流入該溶液所需施加的壓力。,因此漏斗內(nèi)糖水中的水分子增多，故糖水的液面逐漸升高。隨著液面高度差增大，其產(chǎn)生的壓力也漸增，因而凈流入糖水的水分子數(shù)漸減。直到凈流入糖水的水分子數(shù)為零時(shí)，液面的高度差就不再改變，此高度差所呈現(xiàn)的壓力，即為該糖水的滲透壓。,滲透作用及滲透壓,3-5.1,溶液的滲透壓亦可由以下實(shí)驗(yàn)求得：以半透膜將一個(gè)固定體積的容器，隔成同體積的兩個(gè)區(qū)域，并裝上壓力計(jì)及活塞，如左圖。,在有壓力計(jì)及活塞的一側(cè)裝入欲測(cè)定滲透壓的溶液，另一側(cè)放入純水。于活塞上施加壓力，使其恰可阻止?jié)B透作用發(fā)生，亦即保持溶液的體積

4、固定不變，此時(shí)所施加的壓力就是該溶液的滲透壓，可由壓力計(jì)讀出。,半透膜,滲透作用及滲透壓,3-5.1,荷蘭科學(xué)家凡特何夫（J. H. vant Hoff）發(fā)現(xiàn)， 含非電解質(zhì)的稀薄溶液之滲透壓（）與溶質(zhì)的摩爾數(shù)（n）及絕對(duì)溫度（T）成正比，而與溶液的體積（V） 成反比，但與溶質(zhì)及溶劑的種類(lèi)均無(wú)關(guān)。其關(guān)系式與理想氣體方程式相似：稱(chēng)為凡特何夫方程式?？筛膶?xiě)為：,比例常數(shù)也等于理想氣體常數(shù) R即 0.082 atm L mol1 K1,滲透作用及滲透壓,3-5.1,凡特何夫方程式：,CM 為溶液的體積摩爾濃度，利用此關(guān)系式，可經(jīng)由測(cè)定溶液的滲透壓，求得溶質(zhì)的分子量，常用于測(cè)定聚合物的平均分子量。,滲透

5、作用及滲透壓,3-5.1,滲透作用對(duì)生物極為重要，藉由滲透，生物組織得以輸送水分、養(yǎng)分或排除廢物。例如：,溶解在樹(shù)液內(nèi)的物質(zhì)，使得樹(shù)液的濃度比樹(shù)木周遭地下水的濃度高，因此水分通過(guò)樹(shù)根的細(xì)胞膜，進(jìn)入樹(shù)木內(nèi)部；醫(yī)院在為病人靜脈注射時(shí)，必須將注射液的濃度調(diào)整至其滲透壓與血液的滲透壓相近（約 7.7 atm）， 否則血球會(huì)脹破或萎縮。在日常生活，也常利用滲透原理來(lái)保存食物，如腌漬咸菜、蜜餞等。,細(xì)胞在與體液濃度相同的等滲透壓溶液中，水分由外向內(nèi)的穿透速率與由內(nèi)向外之穿透速率相等。因此，細(xì)胞可正常存在于體液中。,在低滲透壓溶液中，細(xì)胞外的溶液之濃度小于細(xì)胞內(nèi)部，水分由外向內(nèi)的穿透速率大于由內(nèi)向外之穿透速

6、率，以致細(xì)胞膨脹，甚至脹裂。,在高滲透壓溶液中，細(xì)胞外的溶液之濃度大于細(xì)胞內(nèi)部，水分由外向內(nèi)的穿透速率小于由內(nèi)向外之穿透速率，導(dǎo)致細(xì)胞脫水而干癟，甚至死亡。,滲透作用及滲透壓,3-5.1,27 時(shí)，將 34.2 毫克蔗糖（分子量342）溶于水中，配成 100 毫升溶液，其滲透壓為何？相當(dāng)于多少厘米水柱高？,解答,將數(shù)據(jù)代入凡特何夫方程式,故此溶液的滲透壓為 0.0246 atm又 1 atm13.6761033.6（cmH2O）可得 0.02461033.625.4（cmH2O），故相當(dāng)于 25.4 厘米水柱高。,范例 3-15,12,選修化學(xué)(上),4 時(shí)，將 1.0 克的某非電解質(zhì)高分子化

7、合物溶于水中，配成 200.0 毫升溶液。將此溶液與純水分別裝于中央有半透膜,分隔的 U 形管兩側(cè)，如右圖(A)。達(dá)平衡時(shí)，液面的高度差為 2.6 厘米，如右圖(B)，則此高分子化合物之分子量為何？(A) 4.5104 (B) 4.5105 (C) 4.5106 (D) 4.5107 (E) 4.5108,練習(xí)題 3-15,13,選修化學(xué)(上),解答,設(shè)高分子化合物的分子量為 x，由 VnRT,解得 x4.5104,答：(A),練習(xí)題 3-15,14,選修化學(xué)(上),若對(duì)濃溶液施加大于其滲透壓之壓力，則可使溶劑由濃溶液流入稀溶液（或純?nèi)軇┲?，此現(xiàn)象稱(chēng)為逆滲透（reverse osmosis，

8、簡(jiǎn)寫(xiě)成 RO）作用。,滲 透,逆 滲 透,逆滲透,3-5.2,逆滲透可用于海水淡化。目前，澎湖等缺水的離島，多使用逆滲透法供應(yīng)淡水，其半透膜大部分由醋酸纖維素制成。此外，市面上銷(xiāo)售的 RO 純水機(jī)，也是利用逆滲透原理的凈水裝置，如圖：,逆滲透,3-5.2,如下圖所示， U 形管之中央有一半透膜，兩側(cè)各裝入糖水與純水，并使之同高，以行滲透壓實(shí)驗(yàn)。下列敘述何者正確？（多重選擇題）,糖水中的糖分子通過(guò)半透膜到純水中糖水通過(guò)半透膜到純水中純水通過(guò)半透膜到糖水中半透膜兩側(cè)糖水濃度平衡時(shí)相等平衡達(dá)成時(shí)，糖水液面比純水水面高,學(xué)習(xí)成果評(píng)量,17,選修化學(xué)(上),如下圖所示，甲燒杯內(nèi)盛 0.2 M 蔗糖水溶液

9、，乙管下端附有包緊的半透膜（M）以便讓水通過(guò)，且盛有 0.3 M 葡萄糖水溶液，兩液高度同高，平衡時(shí)：,乙溶液濃度大于 0.3 M，體積增加乙溶液濃度小于 0.3 M，體積增加乙溶液濃度不變，體積增加乙溶液濃度大于 0.3 M，體積減少,學(xué)習(xí)成果評(píng)量,18,選修化學(xué)(上),將某化合物 (C6H10O5)x 溶于水，已知每升含有 77.1 克，該化合物的溶液在 20 時(shí)，其滲透壓為 0.58 atm，試求： (1) (C6H10O5)x 之分子量？(2) x 值為何？,(1)代入滲透壓的公式： VnRT,M3194，即此化合物分子量為 3194。,(2) 3194162x，x19.7 取整數(shù)， x20,學(xué)習(xí)成果評(píng)量,19,選修化學(xué)(上),