浙江大学无机及化学分析 第一章

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1、1第一章 物质的聚集状态21.1 1.1 分散系分散系1.2 1.2 气体气体1. 1.3 3 溶液浓度的表示方法溶液浓度的表示方法1. 1.4 4 稀溶液的通性稀溶液的通性 1. 1.5 5 胶体溶液胶体溶液 1. 1.6 6 高分子溶液和乳浊液高分子溶液和乳浊液( (自学自学) )3学习要求学习要求1. 1.了解分散系的分类及主要特征。了解分散系的分类及主要特征。2. 2.掌握理想气体状态方程式和气体分压定理。掌握理想气体状态方程式和气体分压定理。 3.3.掌握溶液浓度的表示方法。掌握溶液浓度的表示方法。4.4.掌握稀溶液的通性及其应用。掌握稀溶液的通性及其应用。5.5.理解胶体的基本概念

2、、结构及其性质。理解胶体的基本概念、结构及其性质。6.6.了解高分子溶液、表面活性物质、乳了解高分子溶液、表面活性物质、乳浊液的基本概念和特征。浊液的基本概念和特征。41.1 分散系分散系（disperse system） ：颗粒大小不等，形状不 同的物体分散在均匀介质中所形成的体系。分散相（dispersed phase）：被分散的物质，粒子 间有间隔，或称不连续相，相当于溶液中的溶质;分散介质（dispersion medium）：容纳分散相的均 匀介质，或称连续相，相当于溶液中的溶剂。5相：相： 系统中任何一个均匀的部分。系统中任何一个均匀的部分。同一相中，物理性质和化学性质完全相同。同

3、一相中，物理性质和化学性质完全相同。相与相之间有明确的界面。相与相之间有明确的界面。 单相单相( (均相均相) )：只有一个相。：只有一个相。各组分彼此呈分子状态分布。如各组分彼此呈分子状态分布。如NaClNaCl水溶液水溶液多相：有两个或两个以上的相。多相：有两个或两个以上的相。如浑浊的河水、油分散在水中的浊液、如浑浊的河水、油分散在水中的浊液、牛奶。牛奶。6泡沫塑料泡沫塑料 珍珠珍珠, , 金溶胶金溶胶, , 有色玻璃有色玻璃, , 合金合金固溶胶固溶胶气气 液液 固固固固泡沫泡沫, , 汽水汽水 牛奶牛奶, , 农药乳状液农药乳状液 油墨油墨, , 泥浆泥浆泡沫泡沫 乳状液乳状液 液溶胶

4、液溶胶气气 液液 固固液液空气、家用煤气空气、家用煤气 云、雾云、雾 烟烟, , 飞尘飞尘气溶胶气溶胶气气 液液 固固气气实例名称分散相分散介质按聚集状态分类的各种分散系7表 1-2 按分散相粒子大小分类的液态分散系分散相 分散系类型 分散相 主要性质 粒子直径100nm 粗分散系： 分子的大集合体 多相,不稳定,乳浊液 扩散很慢 悬浮液 颗粒不能透过滤纸8等离子体、等离子体化学等离子体、等离子体化学* *n物质的第四种存在状态。n是由气体电离产生。是由大量带电粒子（占0.1% ）如离子、电子和中性粒子如原子、分子、自由 基所组成的体系，其总的正负电荷数相等。n如闪电、激光、霓虹灯发出的五彩灯

5、光。n加热、辐射、加压等方式可形成等离子体。n无论组成还是性质，等离子体与固、液、气三态 均有本质的区别。n应用在化学合成、薄膜材料制备、半导体器件生 产、电视机显象管表面处理、精细化工加工等领 域。9世界最轻固体气凝胶世界最轻固体气凝胶* *：气凝胶是一种世界上 最轻的固体，密度为3g/L， 是玻璃的1/1000。 主要成 分是二氧化硅，空气占到 99.8。可以经受住1公斤 炸药的爆炸威力，最高能承 受1400摄氏度的高温 。从 下一代网球球拍到执行火星 探险任务的宇航员所穿的超 级隔热太空服，科学家们正 在努力探索这种物质的新用 途。 10星尘号探测器携带的气凝胶捕捉彗星尘埃* 气凝胶99

6、%是 由气体构成，研 究人员认为，一 些形式的由铂金 制成的气凝胶能 用于加速氢的产 生。这样的话， 气凝胶就能用来 生产以氢为基础 的燃料。 11理想气体：理想气体：分子本身不占体积，分子间没有相互作用分子本身不占体积，分子间没有相互作用 力。一种假想的气体。力。一种假想的气体。研究理想气体是为了先把研究对象简单化，得研究理想气体是为了先把研究对象简单化，得出一定的结论，在此基础上进行一些必要的修正，出一定的结论，在此基础上进行一些必要的修正， 推广应用于实际气体。这是科学上处理复杂问题时推广应用于实际气体。这是科学上处理复杂问题时 常用的一种方法。常用的一种方法。真实气体，特别是非极性分子

7、或极性小的分真实气体，特别是非极性分子或极性小的分 子，在压力不太高，温度不太低的情况下，若能较子，在压力不太高，温度不太低的情况下，若能较 好地服从理想气体状态方程，则可视为理想气体。好地服从理想气体状态方程，则可视为理想气体。1.2 气体(自学)121.2.1 1.2.1 理想气体状态方程式理想气体状态方程式( ideal or perfect gas equation ) ( ideal or perfect gas equation ) p p为气体的压力，为气体的压力，SISI单位为单位为PaPa；V V为气体的体积，为气体的体积，SISI单位为为单位为为mm3 3；n n为物质的量

8、，为物质的量，SISI单位为单位为molmol；T T为气体的热力学温度，为气体的热力学温度，SISI单位为单位为KK；R R为气体常数，为气体常数，8.314J8.314J molmol-1-1 KK-1-1（8.314Pa8.314Pa mm3 3 molmol-1-1 KK-1-1（化学上常用：（化学上常用：8.314KPa8.314KPa L L molmol-1-1 KK-1-1）13例例1-11-1 某氢气钢瓶容积为某氢气钢瓶容积为50.0 L50.0 L，25.025.0 时，压力为时，压力为 500k Pa500k Pa，计算钢瓶中氢气的质量。，计算钢瓶中氢气的质量。解：根据理

9、想气体方程式解：根据理想气体方程式 钢瓶中氢气的质量为：10.1 mol-12.01 gmol-1 =20.3 g141.2.2. 分压定律 分压:在相同温度时，某组分气体单独占有混合气体 总体积时的压力。 道尔顿（Dalton）分压定律：或推论： ,两式相除,可得, 或混合气体组分B的分压等于组分B的摩尔分数与混合 气体总压之乘积。15在同温同压的条件下，气态物质的量与它的体积成在同温同压的条件下，气态物质的量与它的体积成 正比，因此混合气体中组分气体正比，因此混合气体中组分气体B B的体积分数等于的体积分数等于 物质物质B B的摩尔分数的摩尔分数，即，即 所以所以, ,例例1-2 1-2

10、冬季草原上的空气主要含氮气冬季草原上的空气主要含氮气(N(N2 2) )、氧气（、氧气（OO2 2）和氩）和氩 气（气（ArAr）。在压力为）。在压力为9.7109.7104 4Pa Pa及温度为及温度为-22-22 时，的一份时，的一份 空气试样经测定其中氮气、氧气和氩气的体积分数依次为空气试样经测定其中氮气、氧气和氩气的体积分数依次为 0.7800.780、0.210.21、0.0100.010。计算收集试样时各气体的分压。计算收集试样时各气体的分压。解：解：p p(N(N2 2) = 0.78 ) = 0.78 p p = 0.789.710 = 0.789.7104 4 Pa = 7.

11、610Pa = 7.6104 4Pa Pap p(O(O2 2) = 0.21 ) = 0.21 p p = 0.219.710 = 0.219.7104 4 Pa =2.010Pa =2.0104 4Pa Pap p(Ar) = 0.01 (Ar) = 0.01 p p = 0.019.710 = 0.019.7104 4Pa =0.9710 Pa =0.97104 4Pa Pa161.3 1.3 溶液浓度的表示方法溶液浓度的表示方法量纲为量纲为1 1 物质的量分数物质的量分数molmol kgkg-1-1质量摩尔浓度质量摩尔浓度量纲为量纲为1 1 质量分数质量分数molmol L L-1-

12、1物质的量浓度物质的量浓度 单位数学表达式名称171. 1.3.1 3.1 物质的量浓度物质的量浓度c cB B 物质的量浓度物质的量浓度 ，常用单位为，常用单位为molLmolL-1-1。 n nB B 物质物质B B的物质的量，单位为的物质的量，单位为molmol。V V 混合物的体积，常用单位为混合物的体积，常用单位为L L 。 18注意：注意：使用物质的量单位使用物质的量单位molmol时，要指明物时，要指明物质的基本单元。基本单元：原子、分子、质的基本单元。基本单元：原子、分子、 离子、电子或其它微粒或是这些粒子的组合离子、电子或其它微粒或是这些粒子的组合。例：例： c c(KMnO

13、(KMnO4 4) = 0.10 molL) = 0.10 molL 1 1c c( (1/51/5KMnOKMnO4 4) = 0.10 molL) = 0.10 molL 1 1两种溶液浓度数值相同，但是，它们所表示两种溶液浓度数值相同，但是，它们所表示1 1 L L溶液中所含溶液中所含KMnOKMnO4 4的物质的质量是不同的，的物质的质量是不同的， 前者为前者为15.815.8g g， 后者为后者为3.16g3.16g。 191. 1.3.2 3.2 质量摩尔浓度质量摩尔浓度b bB B 质量摩尔浓度，单位为质量摩尔浓度，单位为molKgmolKg-1-1。n nB B 溶质溶质B B

14、的物质的量，单位为的物质的量，单位为molmol。mmA A 溶剂溶剂的质量，单位为的质量，单位为kgkg。b bB B与温度无关。与温度无关。201.1.3.3 3.3 摩尔分数摩尔分数n nB BBB的物质的量，的物质的量，SISI单位为单位为molmol； n n 混合物总的物质的量，混合物总的物质的量，SISI单位为单位为mol mol ； 量纲为量纲为1 1。21两组分的溶液系统两组分的溶液系统 ：溶质溶质B B的量分数的量分数: :溶剂溶剂A A的量分数的量分数: :任何一个多组分系统，则任何一个多组分系统，则221.1.3.4 3.4 质量分数质量分数mmB B 物质物质B B的

15、质量；的质量；m m 混合物的质量；混合物的质量；w wB B物质物质B B的质量分数，量纲为的质量分数，量纲为1 1。最常用的质量百分数（最常用的质量百分数（%） 。23溶液非常稀时的几种常用的质量分数*ppmppm百万分之一。百万分之一。 ppbppb十亿分之一。十亿分之一。 pptppt万亿分之一。万亿分之一。 单位：单位：g/gg/g24例例1-1-3 3 求求 ( (NaCl) =10 %NaCl) =10 %的的NaClNaCl水溶液中溶质和溶水溶液中溶质和溶剂的剂的 摩尔分数。摩尔分数。解：根据题意，解：根据题意，100 100 g g溶液中含有溶液中含有NaCl 10 gNaCl 10 g，水水 90 90g g。即即 mm(NaCl) = 10 g, (NaCl) = 10 g, 而而mm(H(H2 2O) = 90 gO) = 90 g 因此因此251.1.3.5 3.5 几种溶液浓度之间的关系几种溶液浓度之间的关系1. 1. 物质的量浓度与质量分数物质的量浓度与质量分数c cB B 溶质溶质B B的量浓度的量浓度; ; 溶液的密度溶液的密度; ;w wB B溶质溶质B B的质量分数的质量分数; ; M MB B 溶质溶质B B