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1、2015-11-19 第四章第四章 溶溶 液液(12h) (Solution) 目的要求目的要求: 1. 了解溶液、溶胶、浊液等分散系统的特点和区别。了解溶液、溶胶、浊液等分散系统的特点和区别。 2. *掌握难挥发非电解质稀溶液的通性。掌握难挥发非电解质稀溶液的通性。 3. *掌握一元弱酸（碱）解离平衡及解离常数掌握一元弱酸（碱）解离平衡及解离常数 K、 、pH值等值等 的的计算；掌握同离子效应、缓冲作用及其相关计算。计算；掌握同离子效应、缓冲作用及其相关计算。 4. *掌握掌握难溶电解质溶液难溶电解质溶液 的概念及其相关计算；掌握溶度积的概念及其相关计算；掌握溶度积 规则、应用及相关计算。规
2、则、应用及相关计算。 5. 了解滴定分析法。了解滴定分析法。 作业作业 P181 1. 3. 6. 9. 12. 17. SPK1 2015-11-19 4.1 分散系分散系 4.2 溶液溶液 4.3 水溶液中的平衡水溶液中的平衡 4.4 滴定分析滴定分析 2 2015-11-19 溶液溶液 分散系分散系 溶胶溶胶 浊液浊液 4.1 分散系：分散系：将一种物质以将一种物质以粒子粒子状态分散在另一种状态分散在另一种 物质中的系统称为物质中的系统称为分散系分散系。 4.1.1 溶液：溶液：指一种物质以指一种物质以分子、离子或（原子）分子、离子或（原子）的形式的形式 分散在另一种物质中而形成的分散在
3、另一种物质中而形成的均匀混合物均匀混合物。 特征：特征： 粒径粒径 Cs+Rb+NH4+K+Na+Li+。对带正电的胶粒，一价阴离子钾盐的聚沉能力。对带正电的胶粒，一价阴离子钾盐的聚沉能力次序为：次序为： F-Cl-Br-NO3-I- 。 （3）有机化合物的离子都有很强的聚沉能力，这可能与其具有强吸附能力有）有机化合物的离子都有很强的聚沉能力，这可能与其具有强吸附能力有关。关。 （4）当与胶体带相反电荷的离子相同时，则另一同性离子的价数也会影响聚）当与胶体带相反电荷的离子相同时，则另一同性离子的价数也会影响聚沉值，价数愈高，聚沉能力愈低。这可能与这些同性离子的吸附作用有关。沉值，价数愈高，聚沉
4、能力愈低。这可能与这些同性离子的吸附作用有关。 17 例例：混合等体积的混合等体积的0.1 mo1/L KI和和0.09 mo1/L AgNO3溶液所溶液所 得的溶胶。得的溶胶。 (1) 试写出胶团结构式；试写出胶团结构式； (2) 指明电泳方向；指明电泳方向； (3) 比较比较MgSO4、Na2SO4电解质对溶胶的聚沉能力。电解质对溶胶的聚沉能力。 解：解： （1） (AgI) m n I (n-x)K +x xK+ 胶粒胶粒 胶团胶团 胶核胶核（2） 胶粒带负电，向正极移动胶粒带负电，向正极移动 （3） 聚沉能力为聚沉能力为: Na2SO4 100nm 不透明不透明 不稳定，容易团聚不稳定
5、，容易团聚 e.g. 医院里用医院里用X射线检查肠胃病时，要让病人服用硫射线检查肠胃病时，要让病人服用硫 酸钡的悬浊液（俗称钡餐）。牛奶、泥浆等。酸钡的悬浊液（俗称钡餐）。牛奶、泥浆等。 18 19 分散系的微粒尺寸和性能比较分散系的微粒尺寸和性能比较 名称名称 粒径粒径 外观外观 分散状态分散状态 特性特性 溶液溶液 1nm 清凉透明清凉透明 以原子、分子、以原子、分子、 离子状态分散。离子状态分散。 均匀单相系均匀单相系 物理、化学性质物理、化学性质 相同，稳定相同，稳定 溶胶溶胶 1100nm 透明或透明或 半透明半透明 以微粒状态分以微粒状态分 散，不均匀多散，不均匀多 相系相系 双电
6、子层结构、双电子层结构、 丁铎尔效应、电丁铎尔效应、电 泳、布朗运动，泳、布朗运动， 较稳定较稳定 浊液浊液 100 nm 不透明不透明 以较大微粒分以较大微粒分 散，不均匀多散，不均匀多 相系相系 不稳定，容易沉不稳定，容易沉 降降 有关溶液、溶胶、浊液的特征、性能比较有关溶液、溶胶、浊液的特征、性能比较 2015-11-19 20 4.1.4. 表面表面现象与表面化学现象与表面化学 一滴水一滴水 1 cm3 分散为分散为 10-8 m 小水滴小水滴 总表面积约总表面积约 300 m2 人工降雨人工降雨 洗涤作用洗涤作用 蒸馏暴沸蒸馏暴沸 等等 2015-11-19 液体表面液体表面 201
7、5-11-19 22 界面：界面：指相与相之间的约几个分子层厚度的过渡区，指相与相之间的约几个分子层厚度的过渡区，常见的界面有：气一液，气一固，液一液，固一液，常见的界面有：气一液，气一固，液一液，固一液，固一固等界面。固一固等界面。 表面现象表面现象：由于表面分子与体相内部分子的处境不同：由于表面分子与体相内部分子的处境不同而呈现的特殊现象，包括物理现象和化学现象，如表而呈现的特殊现象，包括物理现象和化学现象，如表面吸附，润湿等。面吸附，润湿等。 一般体系，表面积小，表面现象不明显；在胶体及乳一般体系，表面积小，表面现象不明显；在胶体及乳液中，表面发达，表面现象明显。液中，表面发达，表面现象
8、明显。 1.1.液体的表面性质液体的表面性质 2015-11-19 23 1 1、分散度与比表面、分散度与比表面 分散度的大小通常用比表面分散度的大小通常用比表面（specific surface area） A0 （S0）表示：表示： mVAAO或质量物质的总体积物质的总表面积颗粒越小，比表面越大，即分散度越大。颗粒越小，比表面越大，即分散度越大。 目前常用的测定比表面的方法有目前常用的测定比表面的方法有BET法和色谱法。法和色谱法。BET (Brunauer、Emmett和和Teller)的首字母缩写，三位科学家从的首字母缩写，三位科学家从 经典统计理论推导出的多分子层吸附公式基础上，即著
9、名的经典统计理论推导出的多分子层吸附公式基础上，即著名的 BET方程，成为了颗粒表面吸附科学的理论基础，并被广泛方程，成为了颗粒表面吸附科学的理论基础，并被广泛 应用于颗粒表面吸附性能研究及相关检测仪器的数据处理中。应用于颗粒表面吸附性能研究及相关检测仪器的数据处理中。 2015-11-19 把物质分散成细小微粒的程度称为分散度。把物质分散成细小微粒的程度称为分散度。 把一定大小的物质分割得越小，则把一定大小的物质分割得越小，则分散度越高，分散度越高， 比表面也越大比表面也越大。 例如，把边长为例如，把边长为1cm的立方体的立方体1cm3逐渐分割成小立逐渐分割成小立 方体时，比表面增长情况列于
10、下表：方体时，比表面增长情况列于下表： 边长l/m 立方体数 比表面Av/（m2/m3） 110- 2 1 6 102 110- 3 103 6 103 110- 5 109 6 105 110- 7 1015 6 107 110- 9 1021 6 109 2015-11-19 从表上可以看出，当将边长为从表上可以看出，当将边长为10-2m的立的立方体分割成方体分割成10-9m的小立方体时，比表面增长的小立方体时，比表面增长了一千万倍。了一千万倍。 可见达到可见达到纳米（纳米（n m）级的超级的超细微粒具细微粒具 有巨大的比表面积有巨大的比表面积，因而具有许多独特的表因而具有许多独特的表 面
11、效应，成为新材料和多相催化方面的研究面效应，成为新材料和多相催化方面的研究 热点。热点。 2015-11-19 2 2、表面自由能和表面张力、表面自由能和表面张力 相内部每个分子受四周的力是均相内部每个分子受四周的力是均等的，而表面分子受力则不同，如：等的，而表面分子受力则不同，如：气一液表面，表面分子受液相分子的气一液表面，表面分子受液相分子的引力大于受气相分子的引力，即：引力大于受气相分子的引力，即：表表面分子受到被拉入液相的作用力。面分子受到被拉入液相的作用力。这这种作用种作用使液体表面有自动收缩的超势。使液体表面有自动收缩的超势。 这种作用力使表面有自动收缩到最小的趋势，并这种作用力使
12、表面有自动收缩到最小的趋势，并使表面层显示出一些独特性质，使表面层显示出一些独特性质，如表面张力、表面吸如表面张力、表面吸附、毛细现象、过饱和状态等。附、毛细现象、过饱和状态等。 2015-11-19 表面功（表面功（surface work） dWA式中式中 为比例系数，它为比例系数，它在数值上等于当在数值上等于当T，P及组成恒定的条及组成恒定的条件下，增加单位表面积时所必须对体系做的件下，增加单位表面积时所必须对体系做的可逆非膨胀功可逆非膨胀功。 由于表面层分子的受力情况与本体中不同，因此如果要把由于表面层分子的受力情况与本体中不同，因此如果要把分子从内部移到界面，或增加表面积，就必须克服
13、体系内部分分子从内部移到界面，或增加表面积，就必须克服体系内部分子之间的作用力，对体系做功。子之间的作用力，对体系做功。 温度、压力和组成恒定时，可逆使表面积增加温度、压力和组成恒定时，可逆使表面积增加 dA所需要对体系作的功，称为所需要对体系作的功，称为表面功表面功。 2015-11-19 表面自由能表面自由能(surface free energy） 在定温定压下，可逆地增加表面在定温定压下，可逆地增加表面dA对体系所的功对体系所的功WR ， WR= dA， 又：又：dG =WR = dA 得得： 式中式中 称为称为表面自由能表面自由能。 表面自由能表面自由能( )( )的物理意义：保持温
14、度、压力和组成不的物理意义：保持温度、压力和组成不变，增加体系的单位表面积所引起变，增加体系的单位表面积所引起Gibbs自由能的增量。单位自由能的增量。单位为为J m-2。 BnPTAG ,）（液体表面自动收缩的现象也可用液体表面自动收缩的现象也可用表面张力表面张力描述。描述。 2015-11-19 表面张力（surface tension） 在两相界面上，处处存在着一种在两相界面上，处处存在着一种张力，它垂直于表面的边界，指向液张力，它垂直于表面的边界，指向液体方向并与表面相切。体方向并与表面相切。 将一含有一个活动边框的金属线框架将一含有一个活动边框的金属线框架放在肥皂液中，然后取出悬挂，
15、活动边在放在肥皂液中，然后取出悬挂，活动边在下面。由于金属框上的肥皂膜的表面张力下面。由于金属框上的肥皂膜的表面张力作用，可滑动的边会被向上拉。作用，可滑动的边会被向上拉。 把作用于单位边界线上的这种力称为把作用于单位边界线上的这种力称为 表面张力，用表面张力，用 表示表示，单位是单位是N m-1。 2015-11-19 表面张力 如果在活动边框上挂一重物，使重物如果在活动边框上挂一重物，使重物质量质量W2与边框质量与边框质量W1所产生的重力所产生的重力F（F=（W1+W2）g）与总的表面张力大小与总的表面张力大小相等方向相反，则金属丝不再滑动。相等方向相反，则金属丝不再滑动。 这时这时 2Fll是滑动边的长度，因膜有两个面，所是滑动边的长度，因膜有两个面，所以边界总长度为以边界总长
