《普通化學(xué)》--1氣體和溶液

1、1普通化學(xué)普通化學(xué)網(wǎng)絡(luò)課件網(wǎng)絡(luò)課件授課教師授課教師 ： 張張 大大 偉偉單單 位位 ： 化學(xué)教研室化學(xué)教研室 第一章第一章 氣體和溶液氣體和溶液Chapter 1 Gas and Solution 21.1 理想氣體狀態(tài)方程式理想氣體狀態(tài)方程式1.2 理想氣體狀態(tài)方程式的應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程式的應(yīng)用1.3 道爾頓理想氣體分壓定律道爾頓理想氣體分壓定律1.4 道爾頓理想氣體分壓定律的應(yīng)用道爾頓理想氣體分壓定律的應(yīng)用第一節(jié)第一節(jié) 氣氣 體體3式中：式中： p: :氣體的壓力，單位是氣體的壓力，單位是 Pa或或 kPa; V : :氣體體積，單位氣體體積，單位 L (m3); n : :是氣體物質(zhì)的

2、量，單位是氣體物質(zhì)的量，單位 mol； T : :氣體溫度，單位氣體溫度，單位 K; R : :摩爾氣體常數(shù)，摩爾氣體常數(shù)， R8.314 kPa Lmol-1K-1。 理想氣體狀態(tài)方程式：理想氣體狀態(tài)方程式：pV = nRT 從從17 世紀(jì)中期開(kāi)始，經(jīng)過(guò)百余年的努力，人們最終確立世紀(jì)中期開(kāi)始，經(jīng)過(guò)百余年的努力，人們最終確立了描述理想氣體狀態(tài)的四個(gè)物理量之間的關(guān)系，即了描述理想氣體狀態(tài)的四個(gè)物理量之間的關(guān)系，即 在通常溫度（如不低于在通常溫度（如不低于273K）和壓力（不高于數(shù)百千帕）和壓力（不高于數(shù)百千帕） 的條件下，理想氣體的狀態(tài)方程對(duì)大多數(shù)氣體都適用。的條件下，理想氣體的狀態(tài)方程對(duì)大多數(shù)

3、氣體都適用。1.1 理想氣體狀態(tài)方程式理想氣體狀態(tài)方程式4 人們將符合理想氣體狀態(tài)方程式的氣體，人們將符合理想氣體狀態(tài)方程式的氣體， 稱(chēng)為稱(chēng)為理想氣體理想氣體。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 1. 理想氣體分子之間沒(méi)有相互吸引和排斥作用；理想氣體分子之間沒(méi)有相互吸引和排斥作用； 2. 分子本身的體積相對(duì)于氣體所占有體積完全可分子本身的體積相對(duì)于氣體所占有體積完全可 以忽略。以忽略。 3. 理想氣體是人為的氣體模型，實(shí)際并不存在。理想氣體是人為的氣體模型，實(shí)際并不存在。 低壓、高溫下的真實(shí)氣體可近似看作低壓、高溫下的真實(shí)氣體可近似看作理想氣體理想氣體5理想氣體狀態(tài)方程式僅在足夠低的壓力下適合于真實(shí)氣體。產(chǎn)生偏差

4、的主要原因：氣體分子本身的體積的影響；分子間力的影響。真實(shí)氣體與理想氣體的偏差真實(shí)氣體與理想氣體的偏差62. 氣體摩爾質(zhì)量的計(jì)算氣體摩爾質(zhì)量的計(jì)算1.2 理想氣體狀態(tài)方程式的應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程式的應(yīng)用pVmRTM MmnnRTpV 1. 計(jì)算計(jì)算 p，V，T，n 四個(gè)物理量之一。四個(gè)物理量之一。適用范圍：溫度不太低，壓力不太高的真實(shí)氣體。pV = nRTRTMmpV 7r=RTpMpVmRTM r = m / V3. 氣體密度的計(jì)算氣體密度的計(jì)算pRTMr8組分氣體組分氣體： 理想氣體混合物中每一種氣體叫做組分氣體。分壓分壓： 組分氣體B在相同溫度下占有與混合氣體相同體積時(shí)所產(chǎn)生的壓力，叫做

5、組分氣體B的分壓。VRTnpBB1.3 道爾頓理想氣體分壓定律道爾頓理想氣體分壓定律9道爾頓理想氣體分壓定律道爾頓理想氣體分壓定律 混合氣體的總壓等于混合氣體中各組分氣體分壓之和。 p = p1 + p2 + 或 p = pB VnRTp ,2211VRTnpVRTnp n =n1+ n2+ VRTnnVRTnVRTnp212110B組分氣體分壓的求解：BBBxnnppVRTnpBBVnRTp x B B的摩爾分?jǐn)?shù)pxpnnpBBB111.4 分壓定律的實(shí)際應(yīng)用分壓定律的實(shí)際應(yīng)用計(jì)算氣體混合物中各組分氣體分壓12 例題例題: 在在25、99.43kPa下，以排水集氣法在水下，以排水集氣法在水面

6、上收集到的氫氣體積為面上收集到的氫氣體積為0.4006L，計(jì)算在同樣溫度，計(jì)算在同樣溫度、壓力下，用分子篩除去水分后所得干燥氫氣、壓力下，用分子篩除去水分后所得干燥氫氣V 和和N。已知。已知 25時(shí)水的飽和蒸氣壓為時(shí)水的飽和蒸氣壓為3.17kPa解：解： T =(273+25)K = 298K p=99.438kPa V=4.16L 298K 時(shí)，時(shí)，p(H2O)=3.17kPa P（H2）= P（總）（總）- P（H2O）=96.26 kPa13 一、液體的蒸氣壓第二節(jié)第二節(jié) 液液 體體 液體在一定的溫度、壓力下，可以轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w，液體轉(zhuǎn)變液體在一定的溫度、壓力下，可以轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w，液體轉(zhuǎn)變?yōu)闅?/p>

7、體的過(guò)程稱(chēng)為液體的氣化，為氣體的過(guò)程稱(chēng)為液體的氣化， 蒸發(fā)蒸發(fā)和和沸騰沸騰是液體氣化的兩種形式。是液體氣化的兩種形式。 液體分子脫離液體表面變?yōu)闅怏w的過(guò)程叫做液體分子脫離液體表面變?yōu)闅怏w的過(guò)程叫做蒸發(fā)蒸發(fā)； 當(dāng)溫度增加到蒸氣壓等于外界壓力時(shí)，氣化不僅在液面當(dāng)溫度增加到蒸氣壓等于外界壓力時(shí)，氣化不僅在液面上進(jìn)行，并且也在液體的內(nèi)部發(fā)生。內(nèi)部液體的氣化產(chǎn)上進(jìn)行，并且也在液體的內(nèi)部發(fā)生。內(nèi)部液體的氣化產(chǎn)生了大量氣泡上升到液面，氣泡破裂，逸出液體，這種生了大量氣泡上升到液面，氣泡破裂，逸出液體，這種現(xiàn)象叫做現(xiàn)象叫做沸騰沸騰。 14 在一定溫度下，當(dāng)液體與其蒸氣達(dá)到液、氣在一定溫度下，當(dāng)液體與其蒸氣達(dá)到

8、液、氣兩相平衡時(shí)，液面上方的蒸氣稱(chēng)為兩相平衡時(shí)，液面上方的蒸氣稱(chēng)為飽和蒸氣飽和蒸氣，飽，飽和蒸氣所產(chǎn)生的壓力稱(chēng)為該溫度下液體的和蒸氣所產(chǎn)生的壓力稱(chēng)為該溫度下液體的飽和蒸飽和蒸氣壓氣壓，簡(jiǎn)稱(chēng)，簡(jiǎn)稱(chēng)蒸氣壓蒸氣壓。純水的蒸氣壓示意圖純水的蒸氣壓示意圖 H2O(l)H2O (g)液體分子脫離其表液體分子脫離其表面的汽化速度面的汽化速度氣體分子回到液體中氣體分子回到液體中的凝結(jié)速度的凝結(jié)速度15 液體的蒸氣壓等于外壓時(shí)的溫度稱(chēng)為液體的蒸氣壓等于外壓時(shí)的溫度稱(chēng)為液體的沸點(diǎn)液體的沸點(diǎn)。液體的沸點(diǎn)與外壓有關(guān)，外壓越大，沸點(diǎn)就越高。液體的沸點(diǎn)與外壓有關(guān)，外壓越大，沸點(diǎn)就越高。液體在液體在101.325 kPa

9、下的沸點(diǎn)稱(chēng)為下的沸點(diǎn)稱(chēng)為正常沸點(diǎn)正常沸點(diǎn)。 固體物質(zhì)也具有一定的蒸氣壓（固體飽和蒸氣固體物質(zhì)也具有一定的蒸氣壓（固體飽和蒸氣壓）。但一般情況下，固體的蒸氣壓較小。壓）。但一般情況下，固體的蒸氣壓較小。 固態(tài)物質(zhì)與液態(tài)物質(zhì)達(dá)于平衡狀態(tài)時(shí)的的溫度稱(chēng)固態(tài)物質(zhì)與液態(tài)物質(zhì)達(dá)于平衡狀態(tài)時(shí)的的溫度稱(chēng)為為液體的凝固點(diǎn)（液體的冰點(diǎn)或固體的的熔點(diǎn)）液體的凝固點(diǎn)（液體的冰點(diǎn)或固體的的熔點(diǎn)）。16 1. 蒸氣壓與液體的本性有關(guān)，在一定溫度下蒸氣壓與液體的本性有關(guān)，在一定溫度下純凈物質(zhì)具有一定的蒸氣壓，不同的物質(zhì)有不同純凈物質(zhì)具有一定的蒸氣壓，不同的物質(zhì)有不同的蒸氣壓。的蒸氣壓。 2. 蒸氣壓與溫度有關(guān)。溫度升高，蒸氣

10、壓增大。蒸氣壓與溫度有關(guān)。溫度升高，蒸氣壓增大。 3. 固體也具有一定的蒸氣壓固體也具有一定的蒸氣壓 ，溫度升高，固體，溫度升高，固體的蒸氣壓增大。的蒸氣壓增大。 4. 蒸氣壓大的稱(chēng)為易揮發(fā)性物質(zhì)，蒸氣壓小的蒸氣壓大的稱(chēng)為易揮發(fā)性物質(zhì)，蒸氣壓小的稱(chēng)為難揮發(fā)性物質(zhì)。稱(chēng)為難揮發(fā)性物質(zhì)。17表表11 不同溫度下水的蒸汽壓不同溫度下水的蒸汽壓T/K p/kPa T/K p/kPa 2732782832933033133230.610 60.871 91.227 92.338 54.242 37.375 412.333 633334335336337342319.918 335.157 447.342

11、670.100 1101.324 7476.026 218 圖圖11 不同溫度下液體的蒸汽壓不同溫度下液體的蒸汽壓19表表12 不同溫度下冰的蒸汽壓不同溫度下冰的蒸汽壓T/K p/kPa T/K p/kPa 2482532582630.063 50.103 50.165 30.260 02682722730.401 30.562 60.610 620 為表示水的氣、液、固三態(tài)之間的平衡關(guān)系，以為表示水的氣、液、固三態(tài)之間的平衡關(guān)系，以P P為縱坐為縱坐標(biāo)，標(biāo)，T T為橫坐標(biāo)，給出體系狀態(tài)與為橫坐標(biāo)，給出體系狀態(tài)與T T、 P P之間的關(guān)系圖，這種之間的關(guān)系圖，這種圖稱(chēng)圖稱(chēng)相圖相圖或或狀態(tài)圖狀態(tài)

12、圖。 OA線(xiàn)水的蒸汽壓曲線(xiàn)。 OB線(xiàn) 固液平衡線(xiàn)。 OC線(xiàn) 冰的蒸汽壓曲線(xiàn)。 O點(diǎn) 三相點(diǎn)，水的三相點(diǎn) T=100 , P=611Pa。液相區(qū)液相區(qū) 氣相區(qū)氣相區(qū)固相區(qū)固相區(qū) 水的相變和相圖水的相變和相圖213.1 分散系基本概念分散系基本概念3.2 分散系的分類(lèi)分散系的分類(lèi)第三節(jié)第三節(jié) 分分 散散 系系22分散系基本概念分散系基本概念：由一種或多種物質(zhì)分散在其它一種：由一種或多種物質(zhì)分散在其它一種 物質(zhì)中所構(gòu)成的系統(tǒng)。物質(zhì)中所構(gòu)成的系統(tǒng)。：被分散的物質(zhì)，處于分割成粒子的：被分散的物質(zhì)，處于分割成粒子的 不連續(xù)狀態(tài)。不連續(xù)狀態(tài)。：分散其它物質(zhì)的物質(zhì)，處于連續(xù)狀態(tài)。：分散其它物質(zhì)的物質(zhì)，處于連續(xù)

13、狀態(tài)。23分散系的分類(lèi)分散系的分類(lèi) 在分散系內(nèi)，分散質(zhì)和分散劑可以是在分散系內(nèi)，分散質(zhì)和分散劑可以是 s，l，g，1. 按分散質(zhì)和分散劑的聚集狀態(tài)，可以分為按分散質(zhì)和分散劑的聚集狀態(tài)，可以分為9類(lèi)：類(lèi)：分散質(zhì)分散劑名稱(chēng)實(shí)例氣液固氣氣氣氣氣溶膠液氣溶膠固氣溶膠空氣、混合氣體云、霧煙、大氣中粉塵氣液固液液液泡沫乳狀液溶膠汽水、泡沫牛奶、農(nóng)藥乳濁液泥漿、鹵化銀溶膠氣液固固固固固體泡沫固體乳劑固體懸浮劑饅頭、泡沫塑料珍珠、肉凍合金、；有色玻璃24分子或離子分散系（粒子直徑小于1nm）膠體分散系（粒子直徑在1-100nm之間）粗分散系（粒子直徑大于100nm）低分子溶液（分散質(zhì)是小分子）高分子溶液(分散

14、質(zhì)是大分子)膠體溶液(分散質(zhì)是分子的小集合體)濁液（分散質(zhì)是分子的大集合體）最穩(wěn)定很穩(wěn)定穩(wěn)定不穩(wěn)定電子顯微鏡不可見(jiàn)超顯微鏡可觀(guān)察其存在一般顯微鏡可見(jiàn)能透過(guò)半透膜能透過(guò)濾紙,不能透過(guò)半透膜不能透過(guò)濾紙單相體系多相體系2. 按分散質(zhì)粒子大小分類(lèi)的分散系按分散質(zhì)粒子大小分類(lèi)的分散系25相：相：體系中物理、化學(xué)性質(zhì)完全相同的部分稱(chēng)為相。體系中物理、化學(xué)性質(zhì)完全相同的部分稱(chēng)為相。在多相體系中相與相有明顯的界面。在多相體系中相與相有明顯的界面。26相：相：體系中物理、化學(xué)性質(zhì)完全相同的部分稱(chēng)為相。體系中物理、化學(xué)性質(zhì)完全相同的部分稱(chēng)為相。在多相體系中相與相有明顯的界面。在多相體系中相與相有明顯的界面。27

15、分子或離子分散系（粒子直徑小于1nm）膠體分散系（粒子直徑在1-100nm之間）粗分散系（粒子直徑大于100nm）低分子溶液（分散質(zhì)是小分子）高分子溶液(分散質(zhì)是大分子)膠體溶液(分散質(zhì)是分子的小集合體)濁液（分散質(zhì)是分子的大集合體）最穩(wěn)定很穩(wěn)定穩(wěn)定不穩(wěn)定電子顯微鏡不可見(jiàn)超顯微鏡可觀(guān)察其存在一般顯微鏡可見(jiàn)能透過(guò)半透膜能透過(guò)濾紙,不能透過(guò)半透膜不能透過(guò)濾紙單相體系多相體系2. 按分散質(zhì)粒子大小分類(lèi)的分散系按分散質(zhì)粒子大小分類(lèi)的分散系284.1 物質(zhì)的量濃度物質(zhì)的量濃度4.2 質(zhì)量摩爾濃度質(zhì)量摩爾濃度第四節(jié)第四節(jié) 溶液的組成標(biāo)度溶液的組成標(biāo)度4.3 摩爾分?jǐn)?shù)摩爾分?jǐn)?shù)4.4 質(zhì)量分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)4.5

16、質(zhì)量濃度質(zhì)量濃度4.6 幾種幾種溶液的組成標(biāo)度間的換算溶液的組成標(biāo)度間的換算29 Amount of substance concentration定義：定義：溶質(zhì)溶質(zhì)B的物質(zhì)的量除以混合物體積。的物質(zhì)的量除以混合物體積。單位：?jiǎn)挝唬簃olL1； mmol L1 ; mol L1; nmol L1表示式：表示式： cB=nB/V注意事項(xiàng)：需要指明基本單元注意事項(xiàng)：需要指明基本單元使用范圍：已知使用范圍：已知(相對(duì)相對(duì))分子量的物質(zhì)分子量的物質(zhì)1. 物質(zhì)的量濃度物質(zhì)的量濃度302. 質(zhì)量摩爾濃度質(zhì)量摩爾濃度（molality）定義：定義：溶液中所含溶質(zhì)溶液中所含溶質(zhì)B的物質(zhì)的量除以溶劑的質(zhì)量。的

17、物質(zhì)的量除以溶劑的質(zhì)量。單位：?jiǎn)挝唬簃ol kg1表示式：表示式：bB=nB/mA使用優(yōu)點(diǎn)：不受溫度影響使用優(yōu)點(diǎn)：不受溫度影響使用局限：不易稱(chēng)量使用局限：不易稱(chēng)量313. 摩爾分?jǐn)?shù)（摩爾分?jǐn)?shù)（mole fraction）定義：定義：B物質(zhì)的量與混合物的物質(zhì)的量之比。物質(zhì)的量與混合物的物質(zhì)的量之比。單位：?jiǎn)挝唬?常用符號(hào)：常用符號(hào)：xA=nA/(nA+nB) xB=nB/(nA+nB) nA+nB=1324. 質(zhì)量分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)定義：定義：B物質(zhì)的質(zhì)量與混合物質(zhì)量之比，物質(zhì)的質(zhì)量與混合物質(zhì)量之比， 表示相同質(zhì)量單位物質(zhì)的相對(duì)含量。表示相同質(zhì)量單位物質(zhì)的相對(duì)含量。單位：?jiǎn)挝唬?表示式：表示式： B=

18、 mB /（mA+ mB）表示方法：分?jǐn)?shù)或者小數(shù)表示方法：分?jǐn)?shù)或者小數(shù)舉例：舉例： 硫酸硫酸 = 98% or 0.98 335. 質(zhì)量濃度質(zhì)量濃度定義定義: B物質(zhì)的質(zhì)量與混合物體積之比。物質(zhì)的質(zhì)量與混合物體積之比。符號(hào)符號(hào):B單位：?jiǎn)挝唬篕g/m 3;gL1；mg L1;g L1表示式：表示式： B = mB/V表示方法：分?jǐn)?shù)或者小數(shù)表示方法：分?jǐn)?shù)或者小數(shù)舉例：舉例： NaCl = 9 g L134體積分?jǐn)?shù)體積分?jǐn)?shù)定義：定義：B組分的分體積與混合物體積的比值。組分的分體積與混合物體積的比值。符號(hào)：符號(hào)：?jiǎn)挝唬簡(jiǎn)挝唬?表示方法：分?jǐn)?shù)或者小數(shù)表示方法：分?jǐn)?shù)或者小數(shù)舉例：舉例： 乙醇乙醇 0.7

19、5 or 75%jBj356. 幾種幾種溶液的組成標(biāo)度間的換算溶液的組成標(biāo)度間的換算（1 1）. . cB 與與B間的換算間的換算cB=nB/V=mB/MBV=mB /MBm= B /MB（2 2）. . cB 與與 bB 間的換算間的換算cB=nB/V= nB /m . = bB 對(duì)于極稀的水溶液對(duì)于極稀的水溶液 1 cB bB365.1 稀溶液蒸氣壓下降稀溶液蒸氣壓下降第五節(jié)第五節(jié) 溶液的依數(shù)性溶液的依數(shù)性5.4 溶液的滲透壓溶液的滲透壓5.2 稀溶液沸點(diǎn)升高稀溶液沸點(diǎn)升高5.3 稀溶液凝固點(diǎn)下降稀溶液凝固點(diǎn)下降371. 稀溶液蒸氣壓下降稀溶液蒸氣壓下降( (1) ) 水的蒸汽壓水的蒸汽壓

20、 vapor pressure38( (1) ) 水的蒸汽壓水的蒸汽壓 vapor pressure (2) 稀溶液的蒸汽壓下降稀溶液的蒸汽壓下降 pressure lowering39溶液的蒸發(fā)與純水蒸發(fā)相比，速率要慢得多，因?yàn)椋喝芤旱恼舭l(fā)與純水蒸發(fā)相比，速率要慢得多，因?yàn)椋? 1）溶液表面被溶質(zhì)微粒所占據(jù)，減少溶劑蒸發(fā)的機(jī)會(huì)。）溶液表面被溶質(zhì)微粒所占據(jù)，減少溶劑蒸發(fā)的機(jī)會(huì)。2 2）溶質(zhì)分子與溶劑分子發(fā)生的溶劑化作用，也減少溶劑蒸發(fā)）溶質(zhì)分子與溶劑分子發(fā)生的溶劑化作用，也減少溶劑蒸發(fā)的機(jī)會(huì)。的機(jī)會(huì)。40結(jié)果：結(jié)果：稀溶液溶劑蒸稀溶液溶劑蒸發(fā)的速率比純?nèi)軇┱舭l(fā)的速率比純?nèi)軇┱舭l(fā)得慢，體系中氣相

21、發(fā)得慢，體系中氣相分子數(shù)目少，故稀溶分子數(shù)目少，故稀溶液蒸汽壓總是低于純液蒸汽壓總是低于純?nèi)軇┑恼羝麎海喝軇┑恼羝麎海?對(duì)溶液來(lái)講對(duì)溶液來(lái)講, , 蒸氣蒸氣壓大于壓大于P, P, 液化；蒸氣液化；蒸氣壓小于壓小于P, P, 汽化。汽化。 P PP0P = P = P0 xBP 表示溶液的蒸汽壓下降。表示溶液的蒸汽壓下降。44 在稀溶液中：在稀溶液中：ABBABBnnnnnx （ nA nB ）若取若取 mA 溶劑，則溶劑，則按質(zhì)量摩爾濃度定義，在數(shù)值上按質(zhì)量摩爾濃度定義，在數(shù)值上P = K bBbB = nB/mAnA = mA/MAP = P0 xB = P P0 0 M MA A bBK:

22、K:質(zhì)量摩爾蒸汽壓下降常數(shù)，質(zhì)量摩爾蒸汽壓下降常數(shù)， 僅與溶劑種類(lèi)有關(guān)。僅與溶劑種類(lèi)有關(guān)。45適用條件：適用條件： 難揮發(fā)非電解質(zhì)的稀溶液。難揮發(fā)非電解質(zhì)的稀溶液。 ? ? 易揮發(fā)易揮發(fā)非電解質(zhì)的稀溶液。非電解質(zhì)的稀溶液。? ? 難揮發(fā)難揮發(fā)電解質(zhì)電解質(zhì)的稀溶液。的稀溶液。? ? 難揮發(fā)非電解質(zhì)的難揮發(fā)非電解質(zhì)的濃溶液濃溶液。462. 稀溶液的沸點(diǎn)升高稀溶液的沸點(diǎn)升高 (Boiling point elevation)472. 稀溶液的沸點(diǎn)升高稀溶液的沸點(diǎn)升高 (Boiling point elevation)沸點(diǎn)升高與質(zhì)量沸點(diǎn)升高與質(zhì)量摩爾濃度的關(guān)系摩爾濃度的關(guān)系 b=KbbB483. 稀溶

23、液的凝固點(diǎn)下降稀溶液的凝固點(diǎn)下降 ( freezing point depression ) 凝固點(diǎn)：凝固點(diǎn)：物質(zhì)的固、液兩相蒸汽壓相等時(shí)物質(zhì)的固、液兩相蒸汽壓相等時(shí)的溫度。的溫度。 純水的凝固點(diǎn)（純水的凝固點(diǎn)（273.15K）又稱(chēng)為冰點(diǎn)。）又稱(chēng)為冰點(diǎn)。溶液的凝固點(diǎn)：溶液的凝固點(diǎn)：指剛有指剛有溶劑溶劑固體析出時(shí)的溫度。固體析出時(shí)的溫度。 493. 稀溶液的凝固點(diǎn)下降稀溶液的凝固點(diǎn)下降 ( freezing point depression )503. 稀溶液的凝固點(diǎn)下降稀溶液的凝固點(diǎn)下降 ( freezing point depression )凝固點(diǎn)下降與質(zhì)量凝固點(diǎn)下降與質(zhì)量摩爾濃度的關(guān)系摩

24、爾濃度的關(guān)系 f = Kf bB514 稀溶液的滲透壓稀溶液的滲透壓 （Osmotic pressure of dilute solution）4.1 滲透現(xiàn)象滲透現(xiàn)象（Osmosis）檔板檔板實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) 1 1濃糖水濃糖水純水純水524.1 滲透現(xiàn)象滲透現(xiàn)象（Osmosis）稀糖水稀糖水實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) 1 1液面不變液面不變4 稀溶液的滲透壓稀溶液的滲透壓 （Osmotic pressure of dilute solution）534.1 滲透現(xiàn)象滲透現(xiàn)象（Osmosis）液面不變液面不變稀糖水稀糖水實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) 1 1半透膜半透膜實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) 2 2 純水純水濃糖水濃糖水可以允許小分子自由通過(guò)可以允許小

25、分子自由通過(guò)而不允許大分子通過(guò)的薄膜。而不允許大分子通過(guò)的薄膜。544.1 滲透現(xiàn)象滲透現(xiàn)象（Osmosis）液面不變液面不變稀糖水稀糖水實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) 1 1半透膜半透膜實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) 2 2 純水純水稀糖水稀糖水液面下降液面下降液面上升液面上升h554.1 滲透現(xiàn)象滲透現(xiàn)象（Osmosis）564 稀溶液的滲透壓稀溶液的滲透壓 （Osmotic pressure of dilute solution）4.1 滲透現(xiàn)象滲透現(xiàn)象（Osmosis）（1）定義：定義：一種通過(guò)半透膜進(jìn)行的擴(kuò)散現(xiàn)象。一種通過(guò)半透膜進(jìn)行的擴(kuò)散現(xiàn)象。574.1 滲透現(xiàn)象滲透現(xiàn)象（Osmosis）可以允許小分子自由通過(guò)可以允許小分子自

26、由通過(guò)而不允許大分子通過(guò)的薄膜。而不允許大分子通過(guò)的薄膜。58h594.2 滲透壓滲透壓（Osmotic Pressure）（1）定義定義: 使?jié)B透作用達(dá)到平衡所需施加的最小壓力。使?jié)B透作用達(dá)到平衡所需施加的最小壓力。601%1%蔗糖溶液在不同溫度的滲透壓蔗糖溶液在不同溫度的滲透壓 溫度溫度 T/K 滲透壓滲透壓 /kPa 273 0. 648 287 0. 691295 0. 721309 0. 746（2）滲透壓的影響因素）滲透壓的影響因素0 0 時(shí)不同濃度蔗糖溶液的滲透壓時(shí)不同濃度蔗糖溶液的滲透壓溶液濃度溶液濃度c/molm-3 滲透壓滲透壓 /kPa 10. 03 0. 6820. 1

27、4 1. 3440. 60 2. 7561. 38 4. 04逐漸增大逐漸增大逐漸升高逐漸升高逐漸增大逐漸增大逐漸增大逐漸增大溫度一定時(shí)，溫度一定時(shí)，溶液的滲透壓與濃度成正比。溶液的滲透壓與濃度成正比。C(molm-3 ) 濃度一定時(shí)，濃度一定時(shí)，溶液滲透壓與溫度成正比。溶液滲透壓與溫度成正比。T(K) 61 V= nBRT = RTnB/v = cBRT = bBRT蒸汽壓下降：蒸汽壓下降：p = KbB 沸沸 點(diǎn)點(diǎn) 升升 高：高：Tb = KbbB 凝固點(diǎn)下降：凝固點(diǎn)下降：Tf = KfbB對(duì)于極稀的水溶液對(duì)于極稀的水溶液 1 cB bB62例題例題：有一蛋白質(zhì)的飽和溶液，每升含有蛋白質(zhì)有

28、一蛋白質(zhì)的飽和溶液，每升含有蛋白質(zhì)5.18g。 已知在已知在293.15K時(shí)，溶液的滲透壓為時(shí)，溶液的滲透壓為0413kPa。 求算此蛋白質(zhì)的摩爾質(zhì)量。求算此蛋白質(zhì)的摩爾質(zhì)量。4.3 滲透壓的實(shí)際應(yīng)用滲透壓的實(shí)際應(yīng)用（1 1）在科研中的應(yīng)用）在科研中的應(yīng)用= 5.18g 8.315 103Pa Lmol-1 K-1 293.15K413Pa 1L= 3.06 104 gmol-1解解: :根據(jù)公式根據(jù)公式 = CBRTMB = RTmB/(V)= RTnB/V = RTmB/(MBV)63醫(yī)學(xué)上，正常人血漿的滲透壓為醫(yī)學(xué)上，正常人血漿的滲透壓為 721 824 kPa（1 1）在科研中的應(yīng)用）

29、在科研中的應(yīng)用4.3 滲透壓的實(shí)際應(yīng)用滲透壓的實(shí)際應(yīng)用高滲溶液高滲溶液低滲溶液低滲溶液等滲溶液等滲溶液（2）在生物體中的應(yīng)用在生物體中的應(yīng)用6465 海水海水 淡水淡水p P 反滲透法海水淡化反滲透法海水淡化半透膜半透膜（3 3）在工業(yè)上的應(yīng)用）在工業(yè)上的應(yīng)用 在濃度較大溶液一側(cè)加上比其滲透壓還要大的壓力，在濃度較大溶液一側(cè)加上比其滲透壓還要大的壓力， 迫使溶劑從高濃度溶液向低濃度溶液擴(kuò)散，從而達(dá)迫使溶劑從高濃度溶液向低濃度溶液擴(kuò)散，從而達(dá) 到濃縮溶液目的的方法。到濃縮溶液目的的方法。4.3 滲透壓的實(shí)際應(yīng)用滲透壓的實(shí)際應(yīng)用（2）在生物體中的應(yīng)用在生物體中的應(yīng)用（1 1）在科研中的應(yīng)用）在科研

30、中的應(yīng)用6667686.1 膠體溶液膠體溶液6.2 表面吸附表面吸附第六節(jié)第六節(jié) 膠體溶液膠體溶液6.3 溶膠的制備與性質(zhì)溶膠的制備與性質(zhì)6.5 溶膠的穩(wěn)定性和聚沉溶膠的穩(wěn)定性和聚沉6.4 膠團(tuán)的結(jié)構(gòu)膠團(tuán)的結(jié)構(gòu)69分子或離子分散系（粒子直徑小于1nm）膠體分散系（粒子直徑在1-100nm之間）粗分散系（粒子直徑大于100nm）低分子溶液（分散質(zhì)是小分子）高分子溶液(分散質(zhì)是大分子)膠體溶液(分散質(zhì)是分子的小集合體)濁液（分散質(zhì)是分子的大集合體）最穩(wěn)定很穩(wěn)定穩(wěn)定不穩(wěn)定電子顯微鏡不可見(jiàn)超顯微鏡可觀(guān)察其存在一般顯微鏡可見(jiàn)能透過(guò)半透膜能透過(guò)濾紙,不能透過(guò)半透膜不能透過(guò)濾紙單相體系多相體系按分散質(zhì)粒子大

31、小分類(lèi)的分散系按分散質(zhì)粒子大小分類(lèi)的分散系6.1 膠體溶液膠體溶液70 S S（總表面積）（總表面積） s = s = V V （總體積）（總體積） 比表面積：?jiǎn)挝惑w積的表面積，用符號(hào)比表面積：?jiǎn)挝惑w積的表面積，用符號(hào)s s表示。表示。6.1 膠體溶液膠體溶液71表面能：表面能： 液體或固體表面粒子比內(nèi)部粒子能量高，多出液體或固體表面粒子比內(nèi)部粒子能量高，多出的這部分能量稱(chēng)為體系的表面能。的這部分能量稱(chēng)為體系的表面能。6.2 表面吸附表面吸附凝聚和凝聚和吸附吸附是兩種是兩種降低表面能的途徑。降低表面能的途徑。一種物質(zhì)自動(dòng)濃集到另一種物質(zhì)自動(dòng)濃集到另一物質(zhì)表面上的過(guò)程一物質(zhì)表面上的過(guò)程叫叫吸附吸

32、附。其中有吸附能。其中有吸附能力的物質(zhì)稱(chēng)為吸附劑力的物質(zhì)稱(chēng)為吸附劑;被吸附的物質(zhì)稱(chēng)為吸附被吸附的物質(zhì)稱(chēng)為吸附質(zhì)。質(zhì)。72 對(duì)一定質(zhì)量的分散質(zhì)來(lái)說(shuō)，分散度越高，表面積越大，對(duì)一定質(zhì)量的分散質(zhì)來(lái)說(shuō)，分散度越高，表面積越大，其表面能越大，因而多相體系是一種不穩(wěn)定體系。為使體其表面能越大，因而多相體系是一種不穩(wěn)定體系。為使體系趨于較穩(wěn)定的狀態(tài)，表面能有自發(fā)降低的傾向。系趨于較穩(wěn)定的狀態(tài)，表面能有自發(fā)降低的傾向。 一般可采用兩種途徑：一般可采用兩種途徑： 一是減小表面積使表面能減小，如小液滴可自發(fā)聚集一是減小表面積使表面能減小，如小液滴可自發(fā)聚集成大液滴；成大液滴； 二是通過(guò)表面吸附其它質(zhì)點(diǎn)來(lái)降低其表面

33、能。二是通過(guò)表面吸附其它質(zhì)點(diǎn)來(lái)降低其表面能。 為什么存在表面吸附？為什么存在表面吸附？73舉例：土壤中的表面吸附過(guò)程：舉例：土壤中的表面吸附過(guò)程： 施氮肥：施氮肥： 根系分泌出根系分泌出H+： NH4+進(jìn)入土壤溶液作為養(yǎng)分。進(jìn)入土壤溶液作為養(yǎng)分。74NoImage6.3 溶膠的制備與性質(zhì)溶膠的制備與性質(zhì)6.3.1 6.3.1 溶膠的制備溶膠的制備 （1 1）分散法）分散法 研磨法研磨法是用膠體磨把大顆粒固體磨細(xì)，在研磨的同是用膠體磨把大顆粒固體磨細(xì)，在研磨的同時(shí)加入丹寧或明膠做穩(wěn)定劑。工業(yè)用的膠體石墨、顏料、時(shí)加入丹寧或明膠做穩(wěn)定劑。工業(yè)用的膠體石墨、顏料、醫(yī)用硫溶膠等都是用膠體磨磨制成的。醫(yī)

34、用硫溶膠等都是用膠體磨磨制成的。 （2） 凝集法凝集法 化學(xué)凝集法化學(xué)凝集法是利用化學(xué)反應(yīng)使產(chǎn)物凝集而形成溶膠。在是利用化學(xué)反應(yīng)使產(chǎn)物凝集而形成溶膠。在溶液中進(jìn)行的復(fù)分解、水解、氧化還原等反應(yīng)，只要有一種溶液中進(jìn)行的復(fù)分解、水解、氧化還原等反應(yīng)，只要有一種產(chǎn)物的溶解度較小，就可以控制反應(yīng)條件使該產(chǎn)物凝集而得產(chǎn)物的溶解度較小，就可以控制反應(yīng)條件使該產(chǎn)物凝集而得到溶膠。到溶膠。 一般來(lái)說(shuō)，在制備溶膠時(shí)，反應(yīng)物的濃度要比較稀，一般來(lái)說(shuō)，在制備溶膠時(shí)，反應(yīng)物的濃度要比較稀，反應(yīng)物混合要比較緩慢，其中的一種反應(yīng)物要稍有過(guò)量。反應(yīng)物混合要比較緩慢，其中的一種反應(yīng)物要稍有過(guò)量。 改換溶劑法改換溶劑法是利用分

35、散質(zhì)在兩種不同分散劑中的溶解度是利用分散質(zhì)在兩種不同分散劑中的溶解度相差懸殊的特點(diǎn)制備溶膠。相差懸殊的特點(diǎn)制備溶膠。 75 1869 年，英國(guó)物理學(xué)家年，英國(guó)物理學(xué)家 Tyndall發(fā)現(xiàn)：發(fā)現(xiàn)： 在暗室中讓一束會(huì)聚的光通過(guò)溶膠，在與在暗室中讓一束會(huì)聚的光通過(guò)溶膠，在與光束垂直的方向上可以看到一個(gè)圓錐形光柱，光束垂直的方向上可以看到一個(gè)圓錐形光柱，這種現(xiàn)象這種現(xiàn)象就稱(chēng)為就稱(chēng)為 Tyndall 現(xiàn)象現(xiàn)象。 （1） 溶膠的光學(xué)性質(zhì)溶膠的光學(xué)性質(zhì) Tyndall 現(xiàn)象現(xiàn)象6.3.2 6.3.2 溶膠的性質(zhì)溶膠的性質(zhì)76 光學(xué)原理光學(xué)原理：溶膠的分散質(zhì)粒子的直徑在溶膠的分散質(zhì)粒子的直徑在1100 nm之

36、間，小于可見(jiàn)光的波長(zhǎng)（之間，小于可見(jiàn)光的波長(zhǎng)（400760 nm)，因此，因此當(dāng)光通過(guò)溶膠時(shí)發(fā)生明顯的散射作用，產(chǎn)生當(dāng)光通過(guò)溶膠時(shí)發(fā)生明顯的散射作用，產(chǎn)生 Tyndall 現(xiàn)象?，F(xiàn)象。 Fe(OH)3膠體丁達(dá)爾效應(yīng)示意圖丁達(dá)爾效應(yīng)示意圖光源光源凸透鏡凸透鏡光錐光錐 在溶液中，溶質(zhì)顆粒太?。ㄔ谌芤褐校苜|(zhì)顆粒太小（1010-9 -9 m m）, ,光的光的散射極弱，看不到丁達(dá)爾效應(yīng)。散射極弱，看不到丁達(dá)爾效應(yīng)。7778（2） 溶膠的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)溶膠的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)Brown運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng) 在超顯微鏡下觀(guān)察時(shí)，可以看到溶膠的在超顯微鏡下觀(guān)察時(shí)，可以看到溶膠的分散質(zhì)粒子在分散劑中不停地做不規(guī)則的折線(xiàn)分散質(zhì)粒子在

37、分散劑中不停地做不規(guī)則的折線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為 Brown運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。79布朗運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的原因布朗運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的原因： 分散質(zhì)粒子本身處于不斷的熱運(yùn)動(dòng)中。分散質(zhì)粒子本身處于不斷的熱運(yùn)動(dòng)中。 分散劑分子對(duì)分散質(zhì)粒子的不斷撞擊，其合分散劑分子對(duì)分散質(zhì)粒子的不斷撞擊，其合力不為零而引起的。力不為零而引起的。 液體分子對(duì)溶膠粒子的撞擊液體分子對(duì)溶膠粒子的撞擊 粗分散系粗分散系 溶膠的分散質(zhì)粒子由于溶膠的分散質(zhì)粒子由于 Brown 運(yùn)動(dòng)，能自動(dòng)地從濃度運(yùn)動(dòng)，能自動(dòng)地從濃度較高處移向濃度較低處，這種現(xiàn)象稱(chēng)為較高處移向濃度較低處，這種現(xiàn)象稱(chēng)為擴(kuò)散擴(kuò)散。 在生物體內(nèi)，擴(kuò)散是物質(zhì)輸送或物質(zhì)分子通過(guò)細(xì)胞

38、膜在生物體內(nèi)，擴(kuò)散是物質(zhì)輸送或物質(zhì)分子通過(guò)細(xì)胞膜的推動(dòng)力之一。的推動(dòng)力之一。 80（3） 溶膠的電學(xué)性質(zhì)溶膠的電學(xué)性質(zhì)電泳和電滲電泳和電滲A A：電泳：電泳： 電泳管示意圖電泳管示意圖直流電直流電電泳管中電泳管中: Fe(OH)3溶膠向負(fù)溶膠向負(fù)極移動(dòng)，說(shuō)明極移動(dòng)，說(shuō)明 Fe(OH)3溶膠中分散質(zhì)粒子帶溶膠中分散質(zhì)粒子帶正電荷。正電荷。在電場(chǎng)中，分散質(zhì)粒子作定向移動(dòng)，稱(chēng)為電泳。在電場(chǎng)中，分散質(zhì)粒子作定向移動(dòng)，稱(chēng)為電泳。81電泳時(shí)，不僅膠粒向一電極移動(dòng)，與此同時(shí)與膠粒電泳時(shí)，不僅膠粒向一電極移動(dòng)，與此同時(shí)與膠粒對(duì)應(yīng)帶相反電荷的離子向另一電極移動(dòng)。對(duì)應(yīng)帶相反電荷的離子向另一電極移動(dòng)。膠體微粒的移動(dòng)

39、說(shuō)明膠粒是帶電的，且有正負(fù)之分。膠體微粒的移動(dòng)說(shuō)明膠粒是帶電的，且有正負(fù)之分。膠粒帶正電膠粒帶正電稱(chēng)為正溶膠稱(chēng)為正溶膠,如：一般金屬氫氧化物的如：一般金屬氫氧化物的溶膠溶膠，向直流電源負(fù)極（陰）移動(dòng)；，向直流電源負(fù)極（陰）移動(dòng)；膠粒帶負(fù)電膠粒帶負(fù)電稱(chēng)為負(fù)溶膠稱(chēng)為負(fù)溶膠,如：土壤、硫化物、硅酸、如：土壤、硫化物、硅酸、金、銀、硫等溶膠金、銀、硫等溶膠，則向直流電源正極（陽(yáng)）移動(dòng)；，則向直流電源正極（陽(yáng)）移動(dòng)； 由于膠體溶液是電中性的，所以，膠粒帶正電由于膠體溶液是電中性的，所以，膠粒帶正電荷（或負(fù)電荷），則分散介質(zhì)必帶負(fù)電荷（或正荷（或負(fù)電荷），則分散介質(zhì)必帶負(fù)電荷（或正電荷）。電荷）。82 膠

40、粒帶電的原因膠粒帶電的原因 ：1、吸附作用：吸附作用：膠核的比表面很大，很容易吸附溶液中的膠核的比表面很大，很容易吸附溶液中的 離子。實(shí)驗(yàn)表明，與膠粒具有相同組成的離子。實(shí)驗(yàn)表明，與膠粒具有相同組成的 離子優(yōu)先被吸附。離子優(yōu)先被吸附。 2、離解作用：離解作用：膠粒與溶液中的分散劑接觸時(shí)，表面分子膠粒與溶液中的分散劑接觸時(shí)，表面分子 發(fā)生解離，有一種離子進(jìn)入溶液，而使膠發(fā)生解離，有一種離子進(jìn)入溶液，而使膠 粒帶電。粒帶電。 例如，硅酸溶膠的膠粒是由很多例如，硅酸溶膠的膠粒是由很多 xSiO2yH2O 分子組成的，分子組成的， 表面上的表面上的 H2SiO3 分子在水分子作用下發(fā)生解離：分子在水分

41、子作用下發(fā)生解離： 如如 Fe(OH)3溶膠：溶膠： Fe(OH)3mnFeO+ _2+23 3H SiO SiO+2HFeCl3+ 3H2O = Fe(OH)3+3HCl Fe(OH)3+ HCl= FeOCl+ 2H2O FeOCl= FeO+ Cl-83電泳電泳 是介質(zhì)不動(dòng)，膠粒運(yùn)動(dòng)。是介質(zhì)不動(dòng)，膠粒運(yùn)動(dòng)。B B：電滲：電滲：膠粒設(shè)法固定不動(dòng)，分散劑在電場(chǎng)中作膠粒設(shè)法固定不動(dòng)，分散劑在電場(chǎng)中作定向移動(dòng)的現(xiàn)象稱(chēng)為電滲。定向移動(dòng)的現(xiàn)象稱(chēng)為電滲。846.4 膠團(tuán)的結(jié)構(gòu)膠團(tuán)的結(jié)構(gòu) 以以AgI為例：為例： AgNO3 + KI = AgI +KNO3當(dāng)當(dāng)KIKI過(guò)量時(shí)，膠粒帶負(fù)電荷過(guò)量時(shí)，膠粒帶負(fù)

42、電荷 ，膠團(tuán)結(jié)構(gòu)如下：，膠團(tuán)結(jié)構(gòu)如下：(AgI )m n I- - (n - x ) K+ x- - x K+ 膠核膠核 電位離子電位離子 反離子反離子 反離子反離子 吸附層吸附層 擴(kuò)散層擴(kuò)散層 膠粒膠粒 膠團(tuán)膠團(tuán) 85I膠核膠核(AgI)(AgI)m mI-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+吸附層吸附層擴(kuò)擴(kuò) 散散 層層膠粒膠粒膠膠團(tuán)團(tuán)86當(dāng)當(dāng)AgNO3 過(guò)量時(shí)，過(guò)量時(shí)， 分散質(zhì)帶正電荷，膠團(tuán)結(jié)構(gòu)如下：分散質(zhì)帶正電荷，膠團(tuán)結(jié)構(gòu)如下： （AgI )m n Ag+ ( n -x ) NO3- x+ x N

43、O3- 87Fe(OH)3溶膠：溶膠： Fe (OH)3m n FeO+ (n - x) Cl- -x+ xCl- -As2S3溶膠：溶膠： （ As2S3 ）m n HS- (n -x) H+x- x H+硅酸溶膠：硅酸溶膠： （SiO2)m n HSiO3- (n-x) H+x- x H+886.5 溶膠的穩(wěn)定性和聚沉溶膠的穩(wěn)定性和聚沉 溶膠具有一定的穩(wěn)定性，其原因如下：溶膠具有一定的穩(wěn)定性，其原因如下：(1)動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性： Brown 運(yùn)動(dòng)：溶膠的膠粒的直徑運(yùn)動(dòng)：溶膠的膠粒的直徑 很小，很小，Brown 運(yùn)動(dòng)劇烈，能克服運(yùn)動(dòng)劇烈，能克服 重力引起的沉降作用。重力引起的沉降作用。(2) 聚集穩(wěn)定性：聚集穩(wěn)定性：同一種溶膠的膠粒帶有相同電荷，同一種溶膠的膠粒帶有相同電荷， 當(dāng)彼此接近時(shí)，由于靜電作用相互當(dāng)彼此接近時(shí)，由于靜電作用相互 排斥而分開(kāi)。膠粒荷電量越多，膠排斥而分開(kāi)。膠粒荷電量越多，膠 粒之間靜電斥力就越大，溶膠就越粒之間靜電斥力就越大，溶膠就越 穩(wěn)定。膠粒帶電是大多數(shù)溶膠能穩(wěn)穩(wěn)定。膠粒帶電是大多數(shù)溶膠能穩(wěn) 定存在的主要原因。定存在的主要原因。 6.5.1 溶膠的穩(wěn)定性溶膠的穩(wěn)定性89（3）溶劑化作用：）溶劑化作用：溶