無機及分析化學——分散體系

1、材料科學與化學工程學院材料科學與化學工程學院 上一頁上一頁下一頁下一頁5/30/2022Inorganic & Analytical Chemistry分散體系分散體系 材料科學與化學工程學院材料科學與化學工程學院 上一頁上一頁下一頁下一頁5/30/2022Inorganic & Analytical Chemistry由一種或幾種物質(zhì)分散在另一種物質(zhì)中所形成的體系。 分散質(zhì)被分散的物質(zhì) 分散劑起分散作用的物質(zhì) 一 分散系分類1.分散系的定義分散系在自然界中廣為存在:細小水滴 + 空氣 云霧二氧化碳 + 水 汽水金屬化合物 + 巖石 礦石材料科學與化學工程學院材料科學與化學工程學院 上一頁上一

2、頁下一頁下一頁5/30/2022Inorganic & Analytical Chemistry相氣相液相固相宏觀體系內(nèi)部具有相同的物理及化學性質(zhì)的均勻部分(有明確的界面)單相單相，兩相（水與苯），三相固溶體，多相單相系統(tǒng)和多相系統(tǒng)材料科學與化學工程學院材料科學與化學工程學院 上一頁上一頁下一頁下一頁5/30/2022Inorganic & Analytical Chemistry1) 按物質(zhì)的聚集狀態(tài)分類：分散質(zhì)分散質(zhì)分散劑分散劑實實 例例氣氣 空氣液氣 云 、霧固氣 煙 、塵氣液 汽水、泡沫液液 牛奶、豆?jié){固液 泥漿、溶液氣固 泡沫塑料、饅頭液固 珍珠、肉凍固固 合金、有色玻璃2.分散系的

3、分類材料科學與化學工程學院材料科學與化學工程學院 上一頁上一頁下一頁下一頁5/30/2022Inorganic & Analytical Chemistry2) 按分散質(zhì)粒子直徑大小分類：分分 散散 系系直徑直徑/nm實實 例例特征特征相系相系溶 液1蔗 糖 水食 鹽 水最穩(wěn)定,不沉降、能透過濾紙單膠 體1 100AgI 溶 膠微渾濁，半透明或不渾濁透明, 有Tyndall現(xiàn)象多粗100泥 漿不透明、不穩(wěn)定不透過濾紙多材料科學與化學工程學院材料科學與化學工程學院 上一頁上一頁下一頁下一頁5/30/2022Inorganic & Analytical Chemistry 物質(zhì)的量及其單位：物質(zhì)的

4、量物質(zhì)的量n： 分散質(zhì)以小分子、離子或原子為質(zhì)點均勻地分散在分散質(zhì)以小分子、離子或原子為質(zhì)點均勻地分散在分散劑中所形成的分散系分散劑中所形成的分散系。MB = mB /nBmol摩爾質(zhì)量摩爾質(zhì)量：二 溶液材料科學與化學工程學院材料科學與化學工程學院 上一頁上一頁下一頁下一頁5/30/2022Inorganic & Analytical ChemistryV/ )B(n)B( c 1. 溶液濃度的表示方法 物質(zhì)的量濃度物質(zhì)的量濃度 c(B)mol dm-3 (molL-1)質(zhì)量摩爾濃度質(zhì)量摩爾濃度 b(B)( 1)()(kgBnBb Mol kg-1 與溫度無關與溫度無關。在極稀的水溶液中在極稀

5、的水溶液中c(B) b(B) 在數(shù)值上材料科學與化學工程學院材料科學與化學工程學院 上一頁上一頁下一頁下一頁5/30/2022Inorganic & Analytical ChemistryBABBBAAAnnnxnnnx 摩爾分數(shù)摩爾分數(shù) xi 量綱： 1（與單位的聯(lián)系與區(qū)別）質(zhì)量分數(shù)%100)()()( 液液mBmB 濃度的相互換算（見教材例題）濃度的相互換算（見教材例題）材料科學與化學工程學院材料科學與化學工程學院 上一頁上一頁下一頁下一頁5/30/2022Inorganic & Analytical Chemistry2 稀溶液的依數(shù)性蒸氣壓下降 Decrease of vapor p

6、ressure沸點升高 Boiling point elevation 凝固點下降 Freezing point lowering滲透壓 Osmotic pressure1. 依數(shù)性： 難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液，具有一些共同性質(zhì)，難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液，具有一些共同性質(zhì)，這些性質(zhì)僅與溶液中這些性質(zhì)僅與溶液中溶質(zhì)的粒子數(shù)溶質(zhì)的粒子數(shù)有關，而與溶有關，而與溶質(zhì)的本性無關。質(zhì)的本性無關。材料科學與化學工程學院材料科學與化學工程學院 上一頁上一頁下一頁下一頁5/30/2022Inorganic & Analytical Chemistry2. 溶液的蒸氣壓下降1)1) 蒸氣壓蒸氣壓H2O(l) H2O(g)

7、蒸發(fā)蒸發(fā)凝聚凝聚蒸發(fā)蒸發(fā) =凝聚凝聚P(H2O)蒸氣分子蒸氣分子液體分子液體分子材料科學與化學工程學院材料科學與化學工程學院 上一頁上一頁下一頁下一頁5/30/2022Inorganic & Analytical Chemistry ppp *2) 溶液的蒸氣壓下降溶液的蒸氣壓下降 在一定溫度下在一定溫度下, ,溶液的蒸氣溶液的蒸氣壓總壓總是是低于純?nèi)軇┑陀诩內(nèi)軇┑恼魵鈮海恼魵鈮?，稱為溶液的蒸氣壓下降。稱為溶液的蒸氣壓下降。溶液蒸氣壓下降的原因：溶液蒸氣壓下降的原因：A.A.溶液表面溶劑分子數(shù)減少；溶液表面溶劑分子數(shù)減少；B.B.形成溶劑化分子；形成溶劑化分子；蒸氣分子蒸氣分子液體分子液體分

8、子溶質(zhì)分子溶質(zhì)分子材料科學與化學工程學院材料科學與化學工程學院 上一頁上一頁下一頁下一頁5/30/2022Inorganic & Analytical ChemistrypT0.1molkg-10.2molkg-1純水純水3) Raoult (拉烏爾拉烏爾) 定理定理 在一定溫度下在一定溫度下，稀溶液的蒸氣壓與溶稀溶液的蒸氣壓與溶液中溶劑液中溶劑的的摩爾分數(shù)摩爾分數(shù)成正比成正比. .Axpp* 經(jīng)驗定律，只適用于難揮發(fā)非電解質(zhì)的稀溶液材料科學與化學工程學院材料科學與化學工程學院 上一頁上一頁下一頁下一頁5/30/2022Inorganic & Analytical Chemistry1 BAx

9、x對于兩組分溶液對于兩組分溶液BBxppxpp *)1 (*Bxpppp *)(*)()(BbKmnMPPABA Raoult 定律又可表述為：在一定溫度下，難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的蒸氣壓下降,近似地與溶質(zhì)B的質(zhì)量摩爾濃度成正比,而與溶質(zhì)的本性無關。材料科學與化學工程學院材料科學與化學工程學院 上一頁上一頁下一頁下一頁5/30/2022Inorganic & Analytical Chemistry3. 溶液的沸點升高TbpTTb*P外純水純水蔗糖蔗糖沸點:液體的沸點是該液體的蒸氣壓等于外界大氣壓時的溫度Tb材料科學與化學工程學院材料科學與化學工程學院 上一頁上一頁下一頁下一頁5/30/2022

10、Inorganic & Analytical Chemistry Kb 為沸點升高常數(shù) 2) 溶液的沸點升高：溶液的沸點升高：3)3)沸點升高的應用沸點升高的應用*(B)bbbbTTTK b溶液的沸點與純?nèi)軇┑姆悬c之差溶液的沸點與純?nèi)軇┑姆悬c之差 它只它只與溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度成正比與溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度成正比, ,而與溶質(zhì)的本性無關。而與溶質(zhì)的本性無關。(1) 計算溶液的沸點計算溶液的沸點(2) 測定難揮發(fā)非電解質(zhì)的摩爾質(zhì)量測定難揮發(fā)非電解質(zhì)的摩爾質(zhì)量材料科學與化學工程學院材料科學與化學工程學院 上一頁上一頁下一頁下一頁5/30/2022Inorganic & Analytical Chemis

11、try4. 溶液的凝固點下降凝固點：液體的蒸氣壓與固體蒸氣壓相等，兩相平衡共存時的溫度。TfTfpT *純水純水蔗糖蔗糖冰冰溶質(zhì)的加入使溶液的蒸氣壓力下降溶質(zhì)溶于水，不溶于冰，冰的蒸氣壓力無變化材料科學與化學工程學院材料科學與化學工程學院 上一頁上一頁下一頁下一頁5/30/2022Inorganic & Analytical ChemistryK Kf f為凝固點下降常數(shù)為凝固點下降常數(shù). .Cryoscopic constant Tf =Tf*- Tf = Kfb(B)(2) (2) 溶液的凝固點下降溶液的凝固點下降：純?nèi)軇┑哪厅c與溶液凝固點之差純?nèi)軇┑哪厅c與溶液凝固點之差它只它只與溶質(zhì)

12、的質(zhì)量摩爾濃度成正比與溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度成正比, ,而與溶質(zhì)的本性無關。而與溶質(zhì)的本性無關。凝固點下降的應用：凝固點下降的應用：(1)解釋植物的抗旱性與耐寒性等現(xiàn)象解釋植物的抗旱性與耐寒性等現(xiàn)象；(2)向汽車水箱中加入乙二醇防凍液；向汽車水箱中加入乙二醇防凍液；(3)計算溶液的凝固點；計算溶液的凝固點；(4)測定難揮發(fā)非電解質(zhì)的摩爾質(zhì)量；測定難揮發(fā)非電解質(zhì)的摩爾質(zhì)量；材料科學與化學工程學院材料科學與化學工程學院 上一頁上一頁下一頁下一頁5/30/2022Inorganic & Analytical Chemistry1. 0的水溶液中加入一小塊的水溶液中加入一小塊0的冰，有何現(xiàn)象？的冰，有何現(xiàn)

13、象？2. 蒸氣壓下降蒸氣壓下降，沸點升高，凝固點降低均可用來測，沸點升高，凝固點降低均可用來測分子量，哪一種方法最好？分子量，哪一種方法最好？思 考 題：沸點沸點升升高和凝固點下降的原因高和凝固點下降的原因：溶液的蒸氣壓下降。材料科學與化學工程學院材料科學與化學工程學院 上一頁上一頁下一頁下一頁5/30/2022Inorganic & Analytical Chemistry半透膜半透膜溶液溶液純水純水 由滲透壓形由滲透壓形成的液面差成的液面差滲透現(xiàn)象：溶劑分滲透現(xiàn)象：溶劑分子通過半透膜進入子通過半透膜進入溶液的單方向自動溶液的單方向自動擴散過程。擴散過程。滲透壓：為維持被滲透壓：為維持被半透

14、膜所隔開的溶半透膜所隔開的溶液與純?nèi)軇┲g的液與純?nèi)軇┲g的滲透平衡而需要的滲透平衡而需要的額外壓力額外壓力 5.溶液的滲透壓材料科學與化學工程學院材料科學與化學工程學院 上一頁上一頁下一頁下一頁5/30/2022Inorganic & Analytical Chemistry半透膜半透膜溶液溶液純水純水 F滲透壓：為維持被滲透壓：為維持被半透膜所隔開的溶半透膜所隔開的溶液與純?nèi)軇┲g的液與純?nèi)軇┲g的滲透平衡而需要的滲透平衡而需要的額外壓力額外壓力滲透平衡：在溶液滲透平衡：在溶液上方施加一外壓上方施加一外壓P, P, 使半透膜兩邊溶劑使半透膜兩邊溶劑分子進出的速率相分子進出的速率相等時，體系

15、所處的等時，體系所處的狀態(tài)。狀態(tài)。材料科學與化學工程學院材料科學與化學工程學院 上一頁上一頁下一頁下一頁5/30/2022Inorganic & Analytical Chemistry反滲透：如果外加在溶液反滲透：如果外加在溶液上的壓力超過了滲透壓，上的壓力超過了滲透壓，則會使溶液中的溶劑向純則會使溶液中的溶劑向純?nèi)軇┓较蛄鲃樱辜內(nèi)軇┤軇┓较蛄鲃?，使純?nèi)軇┑捏w積增加。的體積增加。應用：海水淡化應用：海水淡化半透膜半透膜溶液溶液純水純水 F產(chǎn)生滲透和反滲透現(xiàn)象的條件：產(chǎn)生滲透和反滲透現(xiàn)象的條件： 有半透膜的存在；有半透膜的存在； 膜兩邊的溶液存在濃度差；膜兩邊的溶液存在濃度差；材料科學與化學

16、工程學院材料科學與化學工程學院 上一頁上一頁下一頁下一頁5/30/2022Inorganic & Analytical Chemistry113113molKdm8.314kPamolKm8.314PaR)()(BbBc 稀水溶液中稀水溶液中RTBbRTBc)()(Vant Hoff 定律定律V = nRT = nRT/V = cRT18861886年范霍夫年范霍夫(vant Hoff)(vant Hoff)指出指出: :難揮發(fā)的非電解難揮發(fā)的非電解質(zhì)稀溶液的滲透壓與溶液的濃度及絕對溫度成正比：質(zhì)稀溶液的滲透壓與溶液的濃度及絕對溫度成正比：“稀”的程度原則上要求溶質(zhì)粒子之間的相互作用可以忽略不

17、計，類似于理想氣體的要求，一般在0.2M以下，但無確切的界限！材料科學與化學工程學院材料科學與化學工程學院 上一頁上一頁下一頁下一頁5/30/2022Inorganic & Analytical Chemistry 例. 含有5gL-1某可溶性多糖的水溶液,在278 K時滲透壓為3.24kPa.求該多糖的摩爾質(zhì)量。滲透壓的應用滲透壓的應用 解釋動植物的生命現(xiàn)象解釋動植物的生命現(xiàn)象. . 計算高分子化合物的摩爾質(zhì)量計算高分子化合物的摩爾質(zhì)量. . 生理鹽水的濃度生理鹽水的濃度海水與淡水魚類不能互換海水與淡水魚類不能互換在淡水中游泳眼睛澀痛在淡水中游泳眼睛澀痛一般植物細胞的滲透壓：一般植物細胞的滲

18、透壓：=2000KPa材料科學與化學工程學院材料科學與化學工程學院 上一頁上一頁下一頁下一頁5/30/2022Inorganic & Analytical Chemistry1B113B1mol3568g278KmolKm8.314PaL5g3.24kPaMM解解: :C0.026Lmol101.43567513BffBcKtc滲透壓法測大分子的摩爾質(zhì)量比凝固下降法更靈敏滲透壓法測大分子的摩爾質(zhì)量比凝固下降法更靈敏材料科學與化學工程學院材料科學與化學工程學院 上一頁上一頁下一頁下一頁5/30/2022Inorganic & Analytical Chemistry )(*)()(BbKmnMP

19、PABA *(B)bbbbTTTK b小結(jié) Tf =Tf*- Tf = Kfb(B)RTBbRTBc)()( 難揮發(fā)非電解質(zhì)的稀溶液才能使用上述公式。如果不能同時滿足上述前提條件又該如何呢？滿足上述前提條件又該如何呢？! ! ! !材料科學與化學工程學院材料科學與化學工程學院 上一頁上一頁下一頁下一頁5/30/2022Inorganic & Analytical Chemistry三 電解質(zhì)溶液 強電解質(zhì)、弱電解質(zhì)強電解質(zhì)、弱電解質(zhì) 離解度（解離度、電解度）離解度（解離度、電解度） 電解質(zhì)稀溶液的依數(shù)性電解質(zhì)稀溶液的依數(shù)性材料科學與化學工程學院材料科學與化學工程學院 上一頁上一頁下一頁下一頁5

20、/30/2022Inorganic & Analytical Chemistry電解質(zhì)溶液，或者濃度較大的溶液也與非電解質(zhì)稀溶液一樣具電解質(zhì)溶液，或者濃度較大的溶液也與非電解質(zhì)稀溶液一樣具有溶液蒸氣壓下降、沸點上升、凝固點下降和滲透壓等性質(zhì)。有溶液蒸氣壓下降、沸點上升、凝固點下降和滲透壓等性質(zhì)。但是但是稀溶液定律所表達的一些依數(shù)性與溶液濃度的定量關稀溶液定律所表達的一些依數(shù)性與溶液濃度的定量關系不適用與系不適用與濃溶液濃溶液和和電解質(zhì)電解質(zhì)溶液。溶液。思考題：排出下列溶液凝固點由高到低的順序思考題：排出下列溶液凝固點由高到低的順序1. c(C1. c(C6 6H H6 6O O6 6)=0.1

21、0mol.dm)=0.10mol.dm-3-32. c(CaCl2. c(CaCl2 2)=0.05 mol.dm)=0.05 mol.dm-3-33. c(Na3. c(Na3 3POPO4 4)=0.033 mol.dm)=0.033 mol.dm-3-34. c(KNO4. c(KNO3 3)=0.10 mol.dm)=0.10 mol.dm-3-3材料科學與化學工程學院材料科學與化學工程學院 上一頁上一頁下一頁下一頁5/30/2022Inorganic & Analytical Chemistry參考答案；參考答案； 1. C1. C粒子粒子(C(C6 6H H6 6O O6 6)=0

22、.10mol.dm)=0.10mol.dm-3-3 2. c 2. c粒子粒子(CaCl(CaCl2 2)=0.15 mol.dm)=0.15 mol.dm-3-3 3. c 3. c粒子粒子(Na(Na3 3POPO4 4)=0.13 mol.dm)=0.13 mol.dm-3-3 4. c 4. c粒子粒子(KNO(KNO3 3)=0.20 mol.dm)=0.20 mol.dm-3-3 凝固點下降高低順序為凝固點下降高低順序為4 42 23 31 1 凝固點由高到低順序為凝固點由高到低順序為1 1、3 3、2 2、4 4材料科學與化學工程學院材料科學與化學工程學院 上一頁上一頁下一頁下一

23、頁5/30/2022Inorganic & Analytical Chemistry1、了解分散體系的分類、了解分散體系的分類；本章學習要求4、理解電解質(zhì)稀溶液的依數(shù)性、理解電解質(zhì)稀溶液的依數(shù)性；3、掌握稀溶液的依數(shù)性及其計算掌握稀溶液的依數(shù)性及其計算；2、掌握溶液濃度的定義及其相互換算、掌握溶液濃度的定義及其相互換算；材料科學與化學工程學院材料科學與化學工程學院 上一頁上一頁下一頁下一頁 從廣義上講，能使體系表面張力降低的溶質(zhì)均從廣義上講，能使體系表面張力降低的溶質(zhì)均可稱為表面活性物質(zhì)；但習慣上只將可稱為表面活性物質(zhì)；但習慣上只將顯著降低表面顯著降低表面張力張力的這類化合物稱為表面活性劑。的

24、這類化合物稱為表面活性劑。材料科學與化學工程學院材料科學與化學工程學院 上一頁上一頁下一頁下一頁非極性基團。非極性基團。 表面活性劑由結(jié)構(gòu)上不對稱的表面活性劑由結(jié)構(gòu)上不對稱的 兩部分組成，兩部分組成，為雙親化合物。為雙親化合物。極性基團。極性基團。常見的親水基有羧基、磺酸基、醚基和羥基等。常見的親水基有羧基、磺酸基、醚基和羥基等。一般為長鏈烴基。一般為長鏈烴基。易溶于水，具有親水性質(zhì)。易溶于水，具有親水性質(zhì)。易溶于油，具有親油性質(zhì)。易溶于油，具有親油性質(zhì)。( (憎水基憎水基) )材料科學與化學工程學院材料科學與化學工程學院 上一頁上一頁下一頁下一頁氣氣 相相表面層表面層液液 相相物質(zhì)的表面具有

25、特殊的性質(zhì)，這是由于表面層分子與內(nèi)物質(zhì)的表面具有特殊的性質(zhì)，這是由于表面層分子與內(nèi)部分子所處的力學狀態(tài)不同引起的。部分子所處的力學狀態(tài)不同引起的。材料科學與化學工程學院材料科學與化學工程學院 上一頁上一頁下一頁下一頁潤潤 濕濕 液體在固體上的鋪展。液體在固體上的鋪展。潤濕劑潤濕劑 使某物體潤濕或加速潤濕的表面活性劑。使某物體潤濕或加速潤濕的表面活性劑。材料科學與化學工程學院材料科學與化學工程學院 上一頁上一頁下一頁下一頁 S-S-l ll-gl-gS-S-g g潤濕劑可使?jié)櫇窠菨櫇駝┛墒節(jié)櫇窠墙档?，降低?越小，表示越小，表示潤濕越好。潤濕越好。=0 =0 完全潤濕完全潤濕90 90 90 不

26、潤濕不潤濕=180 =180 完全不潤濕完全不潤濕材料科學與化學工程學院材料科學與化學工程學院 上一頁上一頁下一頁下一頁乳化作用乳化作用( (乳乳 化化 劑劑) )乳化作用：乳化作用：一種微粒均勻的分散于另一種液體一種微粒均勻的分散于另一種液體中的現(xiàn)象中的現(xiàn)象使非水溶性物質(zhì)在水中呈均勻乳化或使非水溶性物質(zhì)在水中呈均勻乳化或分散狀態(tài)的現(xiàn)象。分散狀態(tài)的現(xiàn)象。材料科學與化學工程學院材料科學與化學工程學院 上一頁上一頁下一頁下一頁強烈振蕩強烈振蕩油油水水水包油型水包油型(O/W)(O/W)油包水型油包水型(W/O)(W/O)油與水乳化形式油與水乳化形式少量油分散在大量水中少量油分散在大量水中連續(xù)相：水

27、分散相：油連續(xù)相：水分散相：油少量水分散在大量油中少量水分散在大量油中連續(xù)相：油連續(xù)相：油 分散相：水分散相：水材料科學與化學工程學院材料科學與化學工程學院 上一頁上一頁下一頁下一頁油包水型油包水型(W/O)(W/O)內(nèi)燃機的油水混合燃料內(nèi)燃機的油水混合燃料: :節(jié)省燃料節(jié)省燃料油與水乳化形式油與水乳化形式水包油型水包油型(O/W)(O/W)高速切削的冷卻液高速切削的冷卻液: :散熱快散熱快, ,不沾工具不沾工具殺蟲劑殺蟲劑: :便于噴霧便于噴霧, ,使少量農(nóng)藥均勻分布在作物表面使少量農(nóng)藥均勻分布在作物表面. .化妝品化妝品: :易于吸收易于吸收破乳劑破乳劑材料科學與化學工程學院材料科學與化學工程學院