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1、第1章 溶液与胶体,1.1 分散系 1.2 溶液组成标度的表示方法 1.3 稀溶液的依数性 1.4 胶体溶液,1.1 分散系,分散系 由一种或几种物质以细小的颗粒分散在另一种物质中所形成的系统称为分散体系，简称分散系。 其中，被分散的物质称为分散相（分散质）， 容纳分散相的物质称为分散介质（分散剂）。,分散系 分散相 分散介质 食盐水 Na+ ,Cl- 水 糖水 蔗糖 水 牛奶 蛋白质、脂肪 水 泥浆 砂石 水 Fe(OH)3胶体 Fe(OH)3胶粒 水,分散系的分类,本课件版权所有人：苏州大学曹洋,1.2 溶液组成标度的表示方法,溶液组成标度分两大类： 1.xxx浓度：一定体积或一定质量的溶
2、液（溶剂）中所含溶质的物质的量或质量的多少 2.xxx分数：溶质与溶液（溶剂）的相对比值，无量纲,1.2.1 物质的量浓度(浓度),单位：molL-1 mmolL-1 molL-1,1.2.2 质量浓度,单位： gL-1 mgL-1 g L-1 gml-1,1.2.3 质量摩尔浓度,是溶剂的质量,单位： molkg-1,极稀的溶液，其质量摩尔浓度数值上等于物质的量浓度,1.2.4 质量分数、摩尔分数和体积分数 一、质量分数 (质量百分比浓度),二、摩尔分数,三、体积分数,1.3 稀溶液的依数性,溶液的物理性质分类： 颜色、密度、粘度、导电性 和溶液中溶质的本性有关 蒸气压下降值、沸点升高值、凝
3、固点降低值、渗透压 和溶液中溶质的本性无关，只和浓度有关依数性,1.3.1 溶液的蒸气压下降,Question 什么是蒸气压？,在一个敞开的烧杯里的水，在持续的蒸发,在一个封闭的烧杯里，当水蒸气蒸发的速度=凝结的速度时，形成动态平衡，此时，水蒸气的浓度是一个确定值，水蒸气产生的压强p=cRT即为定值，即饱和蒸气压，简称蒸气压(vapor pressure),蒸气压的测定：,一定温度下，同一种液体的蒸气压是固定的。蒸气压随温度上升而上升。,本课件版权所有人：苏州大学曹洋,固体的蒸气压一般小于液体的蒸气压，并且也随着温度的上升而增大。,当在水中加入溶质后，降低了单位体积内和液面上溶剂分子的数目，因
4、而就减少了单位时间内可能离开液面进入气相的溶剂分子数目，导致溶剂与其蒸气在较低的溶剂蒸气压力下即可达到平衡。,因此，溶液的蒸气压要低于纯溶剂的蒸气压 1887年，法国化学家拉乌尔总结出经验公式： Raoult定律,测定蒸汽压 下降值的装置,1.3.2 溶液的沸点升高与凝固点降低,1.3.2 溶液的沸点升高与凝固点降低,沸点(boiling point, Tb )是液体的蒸气压等于外压时的温度。 沸点随外压而变化，在一个标准大气压(1atm=101.325kPa)时的沸点为正常沸点。,凝固点(freezing point, Tf )是一定外压下，物质的液相与固相具有相同蒸气压时的温度，此时固液可
5、以共存。,一、沸点升高,溶剂的质量摩尔沸点升高常数,二、凝固点降低,溶剂的质量摩尔凝固点降低常数,三、沸点升高和凝固点降低的应用 1.利用沸点升高和凝固点降低计算溶质的摩尔质量（分子量） 例题苯的T f =5.53,将5.50g某试样溶解于250g苯中，测得凝固点为4.51 ,求该试样的分子量。,解：,溶剂苯的质量摩尔凝固点降低常数：,Kf=5.12Kkgmol-1,例题测得4.94g K3Fe(CN)6溶解在100g水中，所得溶液的凝固点为-1.1 ,已知K3Fe(CN)6的分子量为329,写出K3Fe(CN)6在水中的解离方程。,解：,由于强电解质在水中解离产生水合离子，所以各个溶质颗粒对
6、依数性均产生影响,b=0.150molkg-1,b总=0.591molkg-1,Tf=Kf b总,b总/b4,可能的解离方式：K3Fe(CN)6=3K+Fe(CN)63-,NaCl=Na+Cl- MgCl2=Mg2+2Cl-,2.使用溶液作冷却剂 NaCl+冰 -22 (实际温度为：-5 -10) CaCl2+冰 -55 乙醇-冰： -20 干冰-丙酮 -78 ,3.使用溶液 作抗冻剂/解冻剂 如乙二醇/CaCl2,4.助熔 如冰晶石(KAlF6) 用于制铝工业中Al2O3的熔融,渗透现象,半透膜：只能让溶剂分子通过，不能让溶质分子通过的膜,溶剂分子透过半透膜自动扩散的过程为渗透（osmosi
7、s),1.3.3 溶液的渗透压力,单位体积内水分子的个数越多，扩散的速度越快，因此刚开始，由外向内扩散的水分子比由内到外扩散的水分子多。,渗透现象的本质扩散,当半透膜里面的压力增大到一定时候，从内向外扩散的水分子数=从外向内扩散的水分子数，此时就达到了 渗透平衡,渗透平衡,产生渗透现象的两个条件： 1.有半透膜存在 2.膜两边要有浓度差,产生渗透现象的条件与渗透的方向,渗透的方向是： 溶剂分子从纯溶剂向溶液渗透， 或者从稀溶液向浓溶液渗透,渗透压,渗透压,测定渗透压的装置,1886年，范霍夫（vant Hoff）提出：溶液的渗透压与温度、浓度的关系，即范霍夫定律 V=nBRT =cBRT,范霍
8、夫定律,解：,测定分子量的三种方法： 小分子：凝固点降低法、沸点升高法（不常用） 高分子：渗透压法,例题：1L马的血红素5.0g ， 298K时测得渗透压为1.80102Pa,求血红素的分子量。,反渗透，海水淡化,反渗透,渗透浓度,1.3.4 渗透压力的意义,渗透浓度（osmolarity) Cos/mmolL-1 ,也有用mOsmolL-1表示的 例题 计算50.0gL-1葡萄糖溶液和生理盐水的渗透浓度。,对于非电解质，如葡萄糖,则Cos=CB， 即非电解质的渗透浓度就等于其物质的量浓度。,对于强电解质，则Cos=iCB,i表示强电解质完全电离出来的离子的数目，如NaCl,则Cos=2CNa
9、Cl；MgCl2,则Cos=3CMgCl2,二、等渗、低渗和高渗溶液 (“三渗”) 高渗 c os 320mmolL-1 等渗 c os=280320mmolL-1 低渗 c os280mmolL-1,等渗、低渗和高渗溶液,1.4 胶体溶液,由一种或几种物质以1100nm的粒子分散于另一种物质所构成的分散系统称为胶体分散系. 分类： 1.溶胶(sol)：分散相为胶粒的分散系 胶粒：由大量分子、原子、离子构成的聚集体 2.大分子溶液：由大分子分散于分散剂中形成的分散系,1.4.1 溶胶的制备,1.4.1 溶胶的制备 一、分散法 研磨法、电弧法、胶溶法 二、凝聚法 化学凝聚法： 通过化学反应使难溶
10、物质在一定的条件下生成胶体。 3H2S+2H3AsO3=As2S3+6H2O FeCl3+3H2O(沸水）=Fe(OH)3+3HCl AgNO3+KCl=AgCl+KNO3,1.4.2 溶胶的性质,1.4.2 溶胶的性质 一、光学性质丁铎尔现象（丁达尔现象，Tyndall),产生原因：分散相粒子的直径(1100nm)略小于入射光波长(400760nm)，形成散射,产生乳光。,粗分散相：分散相粒子直径大于光波波长，发生发射。 溶液：溶质的直径远小于光波波长，发生透射。 胶体：发生散射，形成乳光。 高分子溶液：发生散射，但由于均相体系，散射光微弱。,Tyndall现象是用来判别溶胶与分子溶液的最简
11、便的方法。,本课件版权所有人：苏州大学曹洋,二、动力学性质 1.Brown运动,1827 年植物学家布朗（Brown)用显微镜观察到悬浮在液面上的花粉粉末不断地作不规则的运动。,后来又发现许多其它物质如煤、 化石、金属等的粉末也都有类似的现象。人们称这种微小的颗粒在介质中不停的做无规则的运动的现象为布朗运动。,布朗运动示意图,液体分子对胶体粒子的碰撞,COPYRIGHT CY & SOOCHOW UNIVERSTIY ALL RIGHTS RESERVED,2.扩散现象,在生物体内，扩散是物质的输送的动力之一。 分子、离子透过细胞膜的也是通过扩散进行的。,当溶胶存在浓度差时，胶粒自发地由浓度大
12、的区域向浓度小的区域迁移，这种过程称为扩散,溶胶是高度分散体系，胶粒一方面受到重力吸引而下降，另一方面由于布朗运动促使浓度趋于均一。,当这两种效应相反的力相等时，粒子的分布达到平衡，粒子的浓度随高度不同有一定的梯度，如图所示。,这种平衡称为沉降平衡。,3.沉降,三、电学性质 1.电泳,电泳发生的原因是：溶胶的分散相胶粒带电,1.4.2 溶胶的性质,电泳：带电胶粒或大分子在外加电场的作用下向带相反电荷的电极作定向移动的现象称为电泳。,1.Fe(OH)3向负极移动:胶粒带正电 2.As2S3向正极移动：胶粒带负电 3.AgNO3+KI=AgI+KNO3 当AgNO3过量时，AgI向负极移动：胶粒带
13、正电 当KI过量时，AgI向正极移动：胶粒带负电,2.电渗,当胶粒带负电时，分散介质带正电，毛细管液面上升,电渗：在外加电场作用下，带电的介质通过多孔膜作定向移动，这种现象称为电渗。,电渗发生的原因是：分散介质在电场下的运动,溶胶带电的原因 1.解离 SiO2+H2O=H2SiO3 H2SiO3=H+HSiO3-,2.吸附作用(主要的原因） Fe(OH)3溶胶 FeCl3+H2O=Fe(OH)Cl2+HCl Fe(OH)Cl2+H2O=Fe(OH)2Cl+HCl Fe(OH)2Cl=FeO+H2O+Cl- 吸附的FeO+使溶胶带上正电,As2S3溶胶 As2O3+3H2S=As2S3+3H2O
14、 H2S=HS-+H+ 吸附的HS-使溶胶带上负电,1.4.3 胶团的结构 胶核 胶粒 胶团 吸附层 扩散层,1.4.3 胶团的结构,AgNO3+KCl=AgCl+KNO3 KCl过量,做稳定剂 优先吸附Cl-,然后吸附K+,AgCl溶胶,(AgCl)m nCl- (n-x)K+x- xK+,胶核,吸附层,胶粒,扩散层,胶团,AgNO3 + KIKNO3 + AgI 过量的 AgNO3 作稳定剂 胶团的结构表达式：,(AgI)m n Ag+ (n-x)NO3x+ x NO3 |_| |_|,胶团的图示式：,1.4.4 溶胶的稳定性,1.4.4 溶胶的稳定性 一、溶胶相对稳定的原因 1. 布朗运
15、动 2. 胶粒带电 3. 溶剂化作用,二、聚沉作用 破坏溶胶的稳定性因素，使胶粒相互聚集而沉降的作用称为聚沉作用。 影响溶胶聚沉的主要因素： 1. 电解质的聚沉作用 聚沉能力可用聚沉值来衡量。能使溶胶聚沉所需电解质的最低浓度称为聚沉值，单位为mmolL-1,电解质对溶胶的聚沉作用的规律: (1)起主要作用的是与胶粒带相反电荷的离子。 离子价态越高，聚沉能力越强，即聚沉值越小。 (2)价态相同的异号电荷离子 对负溶胶：聚沉能力 Cs+Rb+ K+ Na+ Li+ 对正溶胶：聚沉能力 F- Cl- Br- NO3- I ,2.加热聚沉 3.溶胶的相互聚沉 由于异性相吸，互相中和电性而发生聚沉。 应用实例：明矾净水,本课件版权所有人：苏州大学曹洋,明矾KAl(SO4)212H2O Al3+3H2O=Al(OH)3+3H+,
