第1章物质的状态

《第1章物质的状态》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第1章物质的状态（70页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、下页下页上页上页第一节 物质的聚集状态1、理想气体理想气体状态方程状态方程 pV = nRT p：理想气体的压强理想气体的压强(压力压力)。 V：理想气体的体积。理想气体的体积。 n：理想气体的物质的量。理想气体的物质的量。 T：理想气体的热力学温度。理想气体的热力学温度。 R：摩尔气体常数或称普适气体常数，摩尔气体常数或称普适气体常数， R = 8.314 J/(molK)1-1-1 气体气体可压缩性，可压缩性，无限膨胀性无限膨胀性无限掺混性无限掺混性2024/9/41下页下页上页上页第一节 物质的聚集状态理想气体状态方程也可表示为理想气体状态方程也可表示为: m、M、分别为气体的质量分别为

2、气体的质量(kg)、摩尔质量摩尔质量(kg/mol)和密度和密度(kg/m3)2024/9/42下页下页上页上页第一节 物质的聚集状态 2、混合气体分压定律、混合气体分压定律 p = pA + pB + pC + + pi或或 p = pi pi：为混合气体为混合气体 i 组分的分压。含义为温度相同时，混合组分的分压。含义为温度相同时，混合气体中每一种组分气体独立占有与整个混合气体相同体积时的气体中每一种组分气体独立占有与整个混合气体相同体积时的压力。压力。 p：为混合气体的总压强。为混合气体的总压强。因为：因为： pV = nRT piV = niRT两式相除得：两式相除得： pi /p =

3、 ni /n = xi 故：故： pi = xi p2024/9/43下页下页上页上页第一节 物质的聚集状态 3、混合气体分体积定律、混合气体分体积定律 V = VA + VB + VC + + Vi或或 V = Vi Vi：为混合气体为混合气体 i 组分的分体积。组分的分体积。 V：为混合气体的总体积。为混合气体的总体积。因为：因为： pV = nRT pVi = niRT两式相除得：两式相除得： Vi /V = ni /n = xi 故：故： Vi = xi V2024/9/44下页下页上页上页第一节 物质的聚集状态 4、真实气体、真实气体范德华方程：范德华方程： a b: 均为真实气体常

4、数。均为真实气体常数。 真实气体在什么样的特定状态下接近于理想气体的状态呢？真实气体在什么样的特定状态下接近于理想气体的状态呢？ 答案：答案： 高温且低压！高温且低压！ 为什么？请你思考！为什么？请你思考！2024/9/45下页下页上页上页第一节 物质的聚集状态1、气、气液平衡液平衡蒸发蒸发： 液体液体 气体气体 凝聚凝聚： 气体气体 液体液体气液平衡：气液平衡：当液体蒸发为气体且气体凝聚为液体的过程达到当液体蒸发为气体且气体凝聚为液体的过程达到动态平衡时即处于气液平衡状态。此时的温度就是沸点。动态平衡时即处于气液平衡状态。此时的温度就是沸点。蒸气压蒸气压：处于蒸发、凝聚动态平衡的气体叫饱和蒸

5、气，饱和处于蒸发、凝聚动态平衡的气体叫饱和蒸气，饱和蒸气所具有的压力称为饱和蒸气压，简称蒸气压。蒸气所具有的压力称为饱和蒸气压，简称蒸气压。 研究表明，研究表明，蒸气压是温度的函数蒸气压是温度的函数 p = f (T)p = f (T)，而与气体的体，而与气体的体积和液体的量无关。积和液体的量无关。1-1-2 液液 体体2024/9/46下页下页上页上页第一节 物质的聚集状态2、 蒸气压和温度的关系蒸气压和温度的关系 液体沸腾时的温度与气液平衡时的蒸气压有直接关系，液体沸腾时的温度与气液平衡时的蒸气压有直接关系，研究表明，蒸气压是温度的函数研究表明，蒸气压是温度的函数 p = f (T): 2

6、024/9/47下页下页上页上页3. 沸点沸点 当液体的蒸汽压与外界压力相等时，汽化在整个液当液体的蒸汽压与外界压力相等时，汽化在整个液体内进行，这一现象称为体内进行，这一现象称为沸腾；沸腾； 沸腾时的温度称为沸腾时的温度称为沸点沸点.液体的沸点随外压的增大而升高液体的沸点随外压的增大而升高液体p* 蒸汽p* T当当p* = p 时时T即为此液体即为此液体沸点沸点p11.2 液液 体体2024/9/48下页下页上页上页第一节 物质的聚集状态1-1-3 固固 体体固体固体： 1、晶体、晶体 2、非晶体、非晶体晶体与非晶体的差异晶体与非晶体的差异：晶体具有规则的几何形状，非晶体则没有。晶体具有规则

7、的几何形状，非晶体则没有。晶体具有固定的熔点，非晶体无固定的熔点。晶体具有固定的熔点，非晶体无固定的熔点。晶体显各向异性，非晶体显各向同性。晶体显各向异性，非晶体显各向同性。2024/9/49下页下页上页上页第一节 物质的聚集状态 1-1-4 物质三态的转化规律物质三态的转化规律 （水的相图）（水的相图）DEOACB273.15K273.16K373.15K101.325kPa0.611kPa构成构成：1、三条线、三条线2、一个点、一个点3、三个面、三个面lgsTp2024/9/410下页下页上页上页第二节第二节 溶溶 液液1-2-1 1-2-1 计量计量1 1、计量及单位、计量及单位 计量：

8、计量： 用一种公认的已知量和一个暂时未知的量进行用一种公认的已知量和一个暂时未知的量进行 比较以比较以获得一个相对量。获得一个相对量。 国际单位制国际单位制(SI制制)：SI单位单位SI基本单位基本单位 表表1-1SI辅助单位辅助单位 表表1-2SI导出单位导出单位 表表1-32024/9/411下页下页上页上页表表1-1 1-1 国际单位制的基本单位国际单位制的基本单位量量 的的 名名 称称 单单 位位 名名 称称 单单 位位 符符 号号 长长 度度 米米 m 质质 量量 千克（公斤）千克（公斤） kg 时时 间间 秒秒 s 电电 流流 安安培培 A 热力学温度热力学温度 开开尔文尔文 K

9、物质的量物质的量 摩摩尔尔 mol 发光强度发光强度 坎坎德拉德拉 cd 第二节第二节 溶溶 液液2024/9/412下页下页上页上页表表1-2 1-2 国际单位制的辅助单位国际单位制的辅助单位量量 的的 名名 称称 单单 位位 名名 称称 单单 位位 符符 号号 平面角平面角 弧度弧度 rad 立体角立体角 球面度球面度 sr第二节第二节 溶溶 液液2024/9/413下页下页上页上页量量: 一个数值和单位的乘积。一个数值和单位的乘积。 量量(物理量物理量) = 数值数值单位单位 例例：T = 275.15 K ; p = 101.325 kPa2 2、物质的量：、物质的量： 物质的量是基本

10、物理量之一，其单位是摩尔。摩尔是物质的量是基本物理量之一，其单位是摩尔。摩尔是一系统的物质的量，一系统的物质的量， 该该 系系 统统 中所中所 含有的基本单元数与含有的基本单元数与0.012千克碳千克碳12 (C612) 的原子数目相同。的原子数目相同。 由于由于 0.012 千克千克 C612 的原子数目为的原子数目为 6.0221023，此，此数值即为阿伏加德罗数值即为阿伏加德罗(Avogadro)常数常数 NA。第二节第二节 溶溶 液液2024/9/414下页下页上页上页3 3、摩尔质量：、摩尔质量：定义：定义： 1摩尔物质的质量称为摩尔质量摩尔物质的质量称为摩尔质量 Mi = mi /

11、 ni (kg/mol) 摩尔质量的单位实际上使用较多的是摩尔质量的单位实际上使用较多的是(g/mol),此时此时它在数值上与分子量相等。它在数值上与分子量相等。4 4、物质量的分数：、物质量的分数： 混合物中所有物种的物质的量为混合物中所有物种的物质的量为 n总总 mol，组分组分 i 的的物质的量为物质的量为ni mol，则其物质量的分数则其物质量的分数 xi 为为 xi = ni / n总总 对任一混合物体系都有对任一混合物体系都有 xi=1.=1.第二节第二节 溶溶 液液2024/9/415下页下页上页上页例题：例题：1、1摩尔摩尔(2H)表示什么意义？其基本单元是什么？表示什么意义？

12、其基本单元是什么？2、1摩尔摩尔(1/2H2SO4)与与0.5摩尔摩尔(H2SO4)意义是否相同？为什么？意义是否相同？为什么？3、1摩尔摩尔 (H2 + 1/2O2 = H2O) 的叫法正确吗？如果正确其意义的叫法正确吗？如果正确其意义为何？为何？解答：解答：1、表示、表示1摩尔两个氢原子，基本单元是摩尔两个氢原子，基本单元是(2H)。2、意义不相同，差别是基本单元不一样。意义不相同，差别是基本单元不一样。3、正确。表示、正确。表示1摩尔摩尔(H2 + 1/2O2 = H2O) 反应，即此反应进行反应，即此反应进行了了NA次，也可说是反应进行到有次，也可说是反应进行到有1摩尔摩尔 H2O 生

13、成。生成。第二节第二节 溶溶 液液2024/9/416下页下页上页上页1-2-2 溶液成份的计量溶液成份的计量质量摩尔浓度质量摩尔浓度：物质的量分数物质的量分数：mol/Lmol/kg无量纲无量纲物质量的浓度物质量的浓度：第二节第二节 溶溶 液液2024/9/417下页下页上页上页1-2-3 非电解质稀溶液的依数性非电解质稀溶液的依数性1-2-3-1、溶液的蒸气压下降、溶液的蒸气压下降 拉乌尔定律拉乌尔定律：一定温度下，含有非挥发性溶质稀溶一定温度下，含有非挥发性溶质稀溶液的蒸气压等于纯溶剂的蒸气压乘以溶剂的物质量的分数。液的蒸气压等于纯溶剂的蒸气压乘以溶剂的物质量的分数。p = p* xAp

14、* : 纯溶剂蒸气压纯溶剂蒸气压xA : 溶剂的物质的量分数溶剂的物质的量分数p = p* (1 xB) p*p = p* xB p = p* xB xB：溶质的物质的量分数溶质的物质的量分数 p：溶液蒸气压的下降值溶液蒸气压的下降值第二节第二节 溶溶 液液2024/9/418下页下页上页上页 p = p* xB = p* nB / (nA + nB) p* (nB /nA)注：注：nA + nB nA nA = mA /MA bB = nB /mA p = p* (bB mA) / (mA /MA) =(p*MA) bB对水来说对水来说 MA = 0.01801 kg/mol Kp = 0.

15、01801 p* p = Kp bB 结论结论：稀溶液蒸气压的下降与稀溶液的质量稀溶液蒸气压的下降与稀溶液的质量摩尔浓度成正比，而与溶质的本性无关。摩尔浓度成正比，而与溶质的本性无关。第二节第二节 溶溶 液液2024/9/419下页下页上页上页纯溶剂p* 饱和蒸气溶液p饱和蒸气代表溶剂分子；代表溶剂分子； 代表难挥发的溶质分子代表难挥发的溶质分子a: a: 纯溶剂的蒸发示意图纯溶剂的蒸发示意图b: b: 稀稀溶液的蒸发示意图溶液的蒸发示意图 稀溶液蒸气压下降的解释一稀溶液蒸气压下降的解释一：第二节第二节 溶溶 液液2024/9/420下页下页上页上页第二节第二节 溶溶 液液纯水的纯水的蒸发蒸发

16、纯水的纯水的蒸发蒸发氯化钠溶液的蒸发氯化钠溶液的蒸发2024/9/421下页下页上页上页 稀溶液蒸气压下降的解释二稀溶液蒸气压下降的解释二：abcp1p2p3 p1 p2Tpa: 纯水纯水b: 稀溶液稀溶液(bB)bc: 稀溶液稀溶液(bB)c且且(bB)b (bB)c p1 Tb* Tb = Tb - Tb*第二节第二节 溶溶 液液2024/9/423下页下页上页上页正常凝固点正常凝固点: : p = 101.325kPaTf* = 273.15K Tf* Tf Tf = Tf * - Tf Tb = Kb bB Tf = Kf bBbB = p/Kp = Tf /Kf = Tb /Kb对同

17、一稀溶液来说，应有下关系：对同一稀溶液来说，应有下关系：第二节第二节 溶溶 液液2024/9/424下页下页上页上页 溶溶液液的的蒸蒸气气压压下下降降、沸沸点点上上升升和和凝凝固固点点下降的应用：下降的应用：植植物物的的抗抗旱旱耐耐寒寒性性：植植物物体体内内细细胞胞中中有有多多种种可可溶溶物物（氨氨基基酸酸、糖糖等等），这这些些物物质质使使细细胞胞液液的的蒸蒸气气压压下下降降、凝凝固固点点降降低低，从从而使植物表现出一定的抗旱和耐寒性。而使植物表现出一定的抗旱和耐寒性。冰冰盐盐冷冷冻冻剂剂：1份份食食盐盐和和3份份碎碎冰冰混混合合，体体系系的的温温度度可可降降至至 20度度；10份份六六水水氯

18、氯化化钙钙与与78份份碎碎冰冰混混合合，体体系系的的温温度度可可降降至至 20 40度。度。汽汽车车防防冻冻剂剂：汽汽车车水水箱箱中中加加入入甘甘油油或或乙乙二二醇醇等等物物质质，可可以以降降低水的冰点，防止水箱冻坏。低水的冰点，防止水箱冻坏。第二节第二节 溶溶 液液2024/9/425下页下页上页上页1-2-3-4、溶液的渗透压、溶液的渗透压 渗透压渗透压：阻止渗透作用发生而必须向溶液所施加的最阻止渗透作用发生而必须向溶液所施加的最小压力。小压力。产生渗透压的二个条件：产生渗透压的二个条件：有半透膜存在有半透膜存在半透膜两侧单位体积内溶剂分子数不同半透膜两侧单位体积内溶剂分子数不同V = n

19、i RT or = ci RT 稀溶液中稀溶液中 ci 10001000bB = ci RT = 1000bBRT第二节第二节 溶溶 液液2024/9/426下页下页上页上页 渗渗透透作作用用的的应应用用：大大多多数数有有机机体体的的细细胞胞膜膜有有半半透透性性质质，因因此此渗渗透透现现象象对对于于生生命命有有着着重重大大意意义义。如如人人体体血血液液有有一一定定的的渗渗透压，向人体输液时，一定要输入与血液渗透压相等的等渗液。透压，向人体输液时，一定要输入与血液渗透压相等的等渗液。 工工业业上上利利用用反反渗渗透透技技术术进进行行海海水水淡淡化化或或水水的的净净化化第二节第二节 溶溶 液液20

20、24/9/427下页下页上页上页 稀溶液依数性小结：稀溶液依数性小结：各各依依数数性性 p Tb Tf 都都与与bB成成正正比比，与与溶溶质质本本性性无无关关。对同一稀溶液来说有如下关系：对同一稀溶液来说有如下关系： bB = p/Kp = Tb/Kb = Tf /Kf = /RT四四个个依依数数性性中中， p蒸蒸气气压压下下降降是是核核心心，沸沸点点上上升升、凝凝固固点点下降、渗透压产生都与蒸气压下降有关。下降、渗透压产生都与蒸气压下降有关。若若溶溶质质、溶溶剂剂都都有有挥挥发发性性，则则可可以以有有：pA = pA*xA; pB = pB*xB; p = pA + pB p - 溶液蒸气压

21、溶液蒸气压四四个个依依数数性性都都与与bB有有关关， bB与与溶溶质质分分子子量量有有关关，由由此此可可以以求求算溶质的分子量。算溶质的分子量。 切记并理解！切记并理解！第二节第二节 溶溶 液液2024/9/428下页下页上页上页 例例题题：有有一一种种蛋蛋白白质质，估估计计它它的的摩摩尔尔质质量量在在15000 g/mol左左右右。如如果果在在298K时时，取取1.0g样样品品溶溶于于100g水水，试试问问利利用用哪哪一一种种依数性来测定摩尔质量好一些？依数性来测定摩尔质量好一些？解：解：a) 先试沸点上升测定，先试沸点上升测定，Kb = 0.515 Kkg mol1 Tb=Kb bB =

22、Kb(nB/mA ) = 0.515 (1.0/15000/100 103) = 0.343 103 K b) 用凝固点下降测定，用凝固点下降测定， Kf = 1.853 Kkgmol1 Tf =Kf bB =Kf (nB/mA) =1.853 (1.0/15000/100 103) =1.24 103 K c) 用渗透压测定，用渗透压测定， = cRT = (nB/V)RT=8.314 298 (1.0/15000/0.1 103) =1.62 103 Pa = 1.62 kPa 显然，显然， Tb、 Tf 都很小，不易测定，故用渗透压测定最好。都很小，不易测定，故用渗透压测定最好。第二节第

23、二节 溶溶 液液2024/9/429下页下页上页上页 例例题题：烟烟草草中中有有害害成成分分尼尼古古丁丁的的最最简简化化学学式式是是C5H7N，现现将将496mg尼尼 古古 丁丁 溶溶 于于 10.0g水水 ， 所所 得得 溶溶 液液 在在 101kPa下下 沸沸 点点 是是100.17。求尼古丁的分子式。求尼古丁的分子式。解：解： Kb = 0.515 Kkg mol1 Tb=Kb bB 0.17 = 0.515 (496 103/M)/(10.0/1000) M= 1.5 102 g/mol C5H7N的式量为的式量为81，故：，故： 81n = 1.5 102 g/mol n 2尼古丁的

24、分子式为：尼古丁的分子式为： C10H14N2第二节第二节 溶溶 液液2024/9/430下页下页上页上页范特霍夫范特霍夫Jacobus Henricus vant Hoff(18521911)“只有在贫苦和不幸的环境中，才能使人活得更加坚强只有在贫苦和不幸的环境中，才能使人活得更加坚强”首界诺贝尔化学奖获得者范特霍夫首界诺贝尔化学奖获得者范特霍夫 荷兰化学家，荷兰化学家，1874年于荷兰首都乌德勒支年于荷兰首都乌德勒支大学获博士学位。曾任阿姆斯特丹大学、柏林大学获博士学位。曾任阿姆斯特丹大学、柏林大学教授。大学教授。 主要贡献是：最早提出了立体化学主要贡献是：最早提出了立体化学概念；对物理化

25、学的理论研究（包括动力学研概念；对物理化学的理论研究（包括动力学研究、稀溶液的渗透压）成绩显著，由此而获得究、稀溶液的渗透压）成绩显著，由此而获得1901年第一届诺贝尔化学奖。年第一届诺贝尔化学奖。 范特霍夫一向尊重父母的意见，获奖后把范特霍夫一向尊重父母的意见，获奖后把奖金的一部分献给了慈善事业。实现了母亲的奖金的一部分献给了慈善事业。实现了母亲的愿望愿望: “应当把应当把Nobel奖用于奖用于nobel（高尚）的事高尚）的事业业”。科学家简介2024/9/431下页下页上页上页 分散体系（分散系）：分散体系（分散系）：一种或几种物质被分散成微一种或几种物质被分散成微小的粒子分布在另一种物质

26、所构成的体系。小的粒子分布在另一种物质所构成的体系。 分散质：分散质：分散系中被分散的物质，通常分散质含量较分散系中被分散的物质，通常分散质含量较少，一般不连续。少，一般不连续。 分散剂：分散剂：起分散作用的物质，存在于分散质周围，一起分散作用的物质，存在于分散质周围，一般是连续相。般是连续相。 分散系分类：分散系分类： 按分散系的聚集状态可分九类。按分散系的聚集状态可分九类。 按分散系的粒子大小可分三类。按分散系的粒子大小可分三类。第三节 胶体溶液1-3-1、分散系、分散系2024/9/432下页下页上页上页表表1-6 按物质聚集状态分类的分散系按物质聚集状态分类的分散系 气气 空空 气气

27、气气 液液 云、雾云、雾 固固 烟、尘烟、尘 气气 泡沫塑料泡沫塑料 固固 液液 珍珍 珠珠 固固 有机玻璃有机玻璃 气气 肥皂泡沫肥皂泡沫 液液 液液 牛牛 奶奶 固固 Fe(OH)3溶胶、泥浆水溶胶、泥浆水 分散剂分散剂 分散质分散质 实实 例例第三节 胶体溶液2024/9/433下页下页上页上页表表1-7 按分散质颗粒大小分类的分散系按分散质颗粒大小分类的分散系小于1nm(109) 分子离子 粒子能通过滤纸与半 NaCl溶液 分散系 透膜，扩散速度快 1100nm 胶 体 粒子能通过滤纸但不 Fe(OH)3溶液 分散系 能透过半透膜,扩散慢 蛋白质溶液颗粒直径大小颗粒直径大小 类类 型型

28、 主主 要要 特特 征征 实实 例例大于100nm 粗 粒子不能通过滤纸不 豆 浆 分散系 能透过半透膜,不扩散 乳 汁第三节 胶体溶液2024/9/434下页下页上页上页胶胶体体 以固体颗粒（直径以固体颗粒（直径1100nm） 分分散于液体中的一种胶体分散系，它属散于液体中的一种胶体分散系，它属于高分散度的多相体系。于高分散度的多相体系。高高分分子子溶溶液液 高分子物质溶于适当溶剂而形成高分子物质溶于适当溶剂而形成的溶液，其溶质高分子的大小在胶体的溶液，其溶质高分子的大小在胶体分散系范围内，它同真溶液一样属均分散系范围内，它同真溶液一样属均相体系。相体系。溶溶胶胶第三节 胶体溶液2024/9

29、/435下页下页上页上页gl1-3-2 表面吸附表面吸附吸附吸附：一种物质自动聚一种物质自动聚集到另一种物质表面上集到另一种物质表面上去的过程。去的过程。为什么会出现吸附？为什么会出现吸附？ 表面分子与相内分子的受力不同，表面分子与相内分子的受力不同，B 分子处于相内，分子处于相内，受到周围分子的作用力是均衡的；受到周围分子的作用力是均衡的； A 分子处于表面，此分子分子处于表面，此分子一方面受到本相内分子的作用，另一方面又受到性质不同的一方面受到本相内分子的作用，另一方面又受到性质不同的另一相分子的作用，受力不均。另一相分子的作用，受力不均。AB第三节 胶体溶液2024/9/436下页下页上

30、页上页 在气液表面上在气液表面上A分子受到气相分子的作用力是极小的，分子受到气相分子的作用力是极小的，因此因此A分子受到一个指向液体内部的合力。分子受到一个指向液体内部的合力。 从能量角度看，从能量角度看，A分子比分子比B分子具有较高的能量，这部分分子具有较高的能量，这部分高出的能量就是表面自由能高出的能量就是表面自由能表面能。表面能。 表面能的存在带来：表面能的存在带来：气液表面的分子总有降低表面能，缩小表面积的趋气液表面的分子总有降低表面能，缩小表面积的趋势。自由状态下液滴呈球形就是此原因。势。自由状态下液滴呈球形就是此原因。固体表面利用表面分子的剩余力场吸附其它分子减固体表面利用表面分子

31、的剩余力场吸附其它分子减少剩余力场，降低表面能，因此产生表面吸附。少剩余力场，降低表面能，因此产生表面吸附。第三节 胶体溶液2024/9/437下页下页上页上页1、分子吸附、分子吸附 分子吸附遵循相似相吸原则，主要是吸附剂对非电解质分子吸附遵循相似相吸原则，主要是吸附剂对非电解质或弱电解质分子的吸附。或弱电解质分子的吸附。 2、离子吸附、离子吸附 离子吸附分离子吸附分离子选择吸附离子选择吸附和和离子交换吸附离子交换吸附： (1)(1)离子选择吸附离子选择吸附：优先选择吸附与固体微粒具有相同优先选择吸附与固体微粒具有相同组份和结构相似并能与之生成难溶化合物的离子，其次是组份和结构相似并能与之生成

32、难溶化合物的离子，其次是选择吸附能形成与固体同晶型的固体的那些离子选择吸附能形成与固体同晶型的固体的那些离子。第三节 胶体溶液2024/9/438下页下页上页上页 Ag Br Ag Br Ag Br Ag Br Ag Br Ag Br Ag Br Ag Ag Br Ag Br Ag Br Ag Br Ag Br Ag Br Ag Br Ag BrBrBrAg+Ag+ AgNO3 与与 KBr制备制备AgBr溶胶时，溶胶时， KBr 过量过量，则则AgBr固体优先吸附固体优先吸附Br- 而而使固体表面带负电。使固体表面带负电。 AgNO3 与与 KBr制备制备AgBr溶胶时溶胶时， AgNO3

33、过量过量，则则AgBr固体优先吸固体优先吸附附Ag+ 而使固体表面带正电。而使固体表面带正电。第三节 胶体溶液2024/9/439下页下页上页上页 (2)(2)离子交换吸附离子交换吸附：吸附剂从溶液中吸附某种离子吸附剂从溶液中吸附某种离子时，等物质量地置换出另一种电荷符号相同的离子到溶液时，等物质量地置换出另一种电荷符号相同的离子到溶液中，此吸附称离子交换吸附，离子交换吸附过程是可逆过中，此吸附称离子交换吸附，离子交换吸附过程是可逆过程。程。 土壤中的养分保持和释放大部分是通过离子交换进土壤中的养分保持和释放大部分是通过离子交换进行的。行的。Na+Ca2+ + 3NH4+ NH4+NH4+NH

34、4+ Ca2+ + Na+ 第三节 胶体溶液2024/9/440下页下页上页上页1-3-3 溶胶的制备和性质溶胶的制备和性质1、溶胶的制备、溶胶的制备溶胶的制备有两类方法溶胶的制备有两类方法 (1) 分散法：分散法：用适当的方法使大块物质分散成胶体粒子用适当的方法使大块物质分散成胶体粒子的大小。常用方法有：研磨法和胶溶法。的大小。常用方法有：研磨法和胶溶法。 (2) 凝聚法：凝聚法：让难溶物质的分子让难溶物质的分子(或离子或离子)相互凝聚成胶体相互凝聚成胶体粒子。粒子。 方法有：化学凝聚法；物理凝聚法；改换溶剂法和方法有：化学凝聚法；物理凝聚法；改换溶剂法和电弧法等。电弧法等。第三节 胶体溶液

35、2024/9/441下页下页上页上页2、溶胶的性质、溶胶的性质A(1)动力学性质动力学性质布朗运动：布朗运动：产生布朗运动的产生布朗运动的原因：原因： 胶粒受周围溶剂胶粒受周围溶剂分子不均衡撞击的分子不均衡撞击的结果。结果。第三节 胶体溶液2024/9/442下页下页上页上页 19031903年年发发明明了了超超显显微微镜镜，为为研研究究布布朗朗运运动动提提供供了了物物质质条件。条件。 用用超超显显微微镜镜可可以以观观察察到到溶溶胶胶粒粒子子不不断断地地作作不不规规则则“之之”字字形形的的运运动动，从从而而能能够够测测出出在在一一定定时时间间内内粒粒子子的的平平均位移。均位移。 通通过过大大量

36、量观观察察，得得出出结结论论：粒粒子子越越小小，布布朗朗运运动动越越激激烈烈。其其运运动动激激烈烈的的程程度度不不随随时时间间而而改改变变，但但随随温温度度的的升高而增加。升高而增加。第三节 胶体溶液2024/9/443下页下页上页上页(2)溶胶的光学性质溶胶的光学性质丁铎尔效应丁铎尔效应溶液溶液溶胶溶胶光光源源 光照射分散体系时可以发生：光照射分散体系时可以发生：a 反射反射(粒子直径大于入射粒子直径大于入射光波长光波长); b 散射散射(粒子直径略小于入射光波长粒子直径略小于入射光波长); c 透射透射(粒粒子直径远小于入射光波长子直径远小于入射光波长)。 由光的散射原理，由光的散射原理，

37、人们设计制造了超显人们设计制造了超显微镜，它可以观察直微镜，它可以观察直径小到径小到 10300 nm的的粒子。粒子。第三节 胶体溶液2024/9/444下页下页上页上页第三节 胶体溶液2024/9/445下页下页上页上页(3) 溶胶的电学性质溶胶的电学性质电泳和电渗电泳和电渗+通电前通电前通电后通电后Fe(OH)3溶胶溶胶水水溶溶液液水水溶溶液液Fe(OH)3溶胶溶胶第三节 胶体溶液2024/9/446下页下页上页上页第三节 胶体溶液2024/9/447下页下页上页上页+多多孔孔性性物物质质水溶液水溶液 定义：定义：电泳是胶体粒子在电场中的定向移动电泳是胶体粒子在电场中的定向移动定义：定义：

38、电渗是当胶体电渗是当胶体粒子固定不动时溶液粒子固定不动时溶液在电场中的定向移动在电场中的定向移动电动现象的结论：电动现象的结论：胶体的胶粒是带胶体的胶粒是带电的电的第三节 胶体溶液2024/9/448下页下页上页上页第三节 胶体溶液2024/9/449下页下页上页上页胶粒带电的原因：胶粒带电的原因：吸附带电吸附带电 胶体粒子对溶液中的离子产生选择性吸附使胶粒带电。胶体粒子对溶液中的离子产生选择性吸附使胶粒带电。电离带电电离带电 例如：例如：Fe(OH)3固体表面选择性吸附固体表面选择性吸附FeO+离子而离子而带正电带正电。AgBr吸附吸附Br而带负电而带负电。 例如：硅酸溶胶粒子表面会发生电离

39、，过程如下：例如：硅酸溶胶粒子表面会发生电离，过程如下： xSiO2yH2O H+ + HSiO3 2H+ + SiO32胶体粒子表面分子发生电离使胶粒带电。胶体粒子表面分子发生电离使胶粒带电。第三节 胶体溶液2024/9/450下页下页上页上页1-3-4 胶团结构胶团结构 (AgBr)m胶胶 核核电位离子电位离子反离子反离子反离子反离子吸附层吸附层扩散层扩散层胶胶 粒粒胶胶 团团AgNO3与与过量过量KBr形成形成AgBr溶胶：溶胶： nBr- (n-x)K+ x- xK+第三节 胶体溶液2024/9/451下页下页上页上页氢氧化铁溶胶的胶团结构：氢氧化铁溶胶的胶团结构： Fe(OH)3m

40、硅胶的胶团结构：硅胶的胶团结构： (aSiO2bH2O)m nHSiO3- (n-x)H+ x- xH+ (aSiO2bH2O)m nSiO32- 2(n-x)H+ 2x- 2xH+ nOH- ? nFeO+ ? ! (n-x)OH- ? (n-x)Cl- x+ ! x Cl- (AgBr)m nK+ ? nNO3- ? nAg+ ? ! (n-x)Br- ? (n-x)NO3- x+ ! xNO3- 溴化银溶胶的胶团结构（溴化银溶胶的胶团结构（AgNOAgNO3 3过量过量) )：第三节 胶体溶液2024/9/452下页下页上页上页1、KI 与与过量过量的的 AgNO3 作用制备的胶体其胶团

41、结构为：作用制备的胶体其胶团结构为：2、用用 H3AsO3 与与过量过量 H2S 作用制备硫化砷溶胶其胶团作用制备硫化砷溶胶其胶团结构为：结构为： (AgI)m nAg+ (n-x)NO3- x+ x NO3- (As2S3)m nS2- 2(n-x)H+ 2x- 2xH+ (As2S3)m nHS- (n-x)H+ x- xH+例题：例题：第三节 胶体溶液2024/9/453下页下页上页上页电动电位：电动电位： Stern提提出出了了扩扩散散双双电电层层模模型型。溶溶液液的的双双电电层层分分成成两两部部分分，一一部部分分紧紧密密结结合合在在固固体体表表面面上上，称称为为紧紧密密层层；另另一一

42、部部分分向向溶溶液液本本体体扩扩散散，称称为为扩扩散散层层。他他认认为为吸吸附附在在固固体体表表面面的的紧紧密密层层约约有有一一、二二个个分分子子层层 的的 厚厚 度度 ， 又又 被被 称称 为为Stern层。层。第三节 胶体溶液2024/9/454下页下页上页上页 由由于于离离子子的的溶溶剂剂化化作作用用，胶胶粒粒在在移移动动时时，紧紧密密层层会会结结合合一一定定数数量量的的溶溶剂剂分分子子一一起起移移动动，所所以以滑滑移移的的切切动动面面由由比比Stern层层略略右右的的曲曲线线表表示示。从从固固体体表表面面到到Stern平平面面，电电位位从从 0 0直直线线下下降降为为 。第三节 胶体溶

43、液2024/9/455下页下页上页上页 电电动动电电势势亦亦称称为为 电电势势。带带电电的的固固体体或或胶胶粒粒在在移移动动时时，移动的切动面与液体本体之间的电位差称为电动电势。移动的切动面与液体本体之间的电位差称为电动电势。 在在Stern模模型型中中，带带有有溶溶剂剂化化层层的的滑滑移移界界面面与与溶溶液液之之间间的的电位差称为电位差称为 电位。电位。 电电位位总总是是比比热热力力学学电电位位低低，外外加加电电解解质质会会使使 电电位位变变小小甚甚至至改改变变符符号号。只只有有在在质质点点移移动动时时才才显显示示出出 电电位位，所所以以又称又称电动电势电动电势。第三节 胶体溶液2024/9

44、/456下页下页上页上页1-3-5 溶胶的稳定性和聚沉溶胶的稳定性和聚沉1、溶胶的稳定性溶胶的稳定性稳定原因稳定原因胶粒带电胶粒带电溶剂化膜溶剂化膜布朗运动布朗运动要记的哟！要记的哟！第三节 胶体溶液2024/9/457下页下页上页上页2、溶胶的聚沉溶胶的聚沉b: 对溶胶起聚沉作用的主要是与胶粒电荷符号对溶胶起聚沉作用的主要是与胶粒电荷符号 相反相反的离子。的离子。c: 起聚沉作用的离子的荷电多少决定了其聚沉能力的起聚沉作用的离子的荷电多少决定了其聚沉能力的大小。大小。d: 同价离子的聚沉能力与水化离子半径的大小有关，同价离子的聚沉能力与水化离子半径的大小有关，水化离子半径越大，聚沉能力越小。

45、水化离子半径越大，聚沉能力越小。a: 任何电解质达到足够浓度时都能使溶胶聚沉。任何电解质达到足够浓度时都能使溶胶聚沉。(1)加电解质加电解质： 切记！切记！ 切记！切记！ 切记！切记！ 切记！切记！ 切记！切记！ 切记！切记！第三节 胶体溶液2024/9/458下页下页上页上页 定义：定义：聚沉值可以用来衡量电解质的聚沉能力，所聚沉值可以用来衡量电解质的聚沉能力，所谓聚沉值是指一定量的溶胶中，在一定时间内谓聚沉值是指一定量的溶胶中，在一定时间内(通常是通常是18小小时时)使溶胶聚沉所需的电解质的最低浓度使溶胶聚沉所需的电解质的最低浓度(mmol/dm3)。 从上面的定义可以看出，聚沉值大的电解

46、质，聚沉能从上面的定义可以看出，聚沉值大的电解质，聚沉能力小；聚沉值小的电解质，聚沉能力大。力小；聚沉值小的电解质，聚沉能力大。 聚沉能力聚沉能力 =（聚沉值）（聚沉值）1 电解质对溶胶聚沉起作用的是与胶粒带相反电荷的离电解质对溶胶聚沉起作用的是与胶粒带相反电荷的离子，其聚沉值的大小与该离子的价数有关。例如：子，其聚沉值的大小与该离子的价数有关。例如：第三节 胶体溶液2024/9/459下页下页上页上页 上图是上图是Al3+、Ca2+、Na+ 三种离子对三种离子对 As2S3 负溶胶聚负溶胶聚沉能力的比例图。沉能力的比例图。 故电解质聚沉能力的大小与起作用离子的价数的故电解质聚沉能力的大小与起

47、作用离子的价数的六次方成正比，价数越高聚沉值越小，聚沉能力越大。六次方成正比，价数越高聚沉值越小，聚沉能力越大。第三节 胶体溶液2024/9/460下页下页上页上页(2)溶胶相互聚沉：溶胶相互聚沉： 带相反电荷的溶胶互相混合会发生相互聚沉带相反电荷的溶胶互相混合会发生相互聚沉。(3)增大溶胶的浓度会使溶胶聚沉：增大溶胶的浓度会使溶胶聚沉： 原因：浓度增大则胶粒间距变小，胶粒碰撞机会增原因：浓度增大则胶粒间距变小，胶粒碰撞机会增大。大。 原因：温度升高，分子热运动增大，胶粒表面吸附原因：温度升高，分子热运动增大，胶粒表面吸附的电位离子减少，胶粒荷电数减少。另外，温度升高，的电位离子减少，胶粒荷电

48、数减少。另外，温度升高，胶粒水化膜变薄，易聚沉。胶粒水化膜变薄，易聚沉。(4)升高溶胶的温度会使溶胶聚沉：升高溶胶的温度会使溶胶聚沉：第三节 胶体溶液2024/9/461下页下页上页上页 例题例题1 1：在碱性溶液中用在碱性溶液中用HCHO还原还原HAuCl4 以制备金以制备金溶胶，反应中生成的溶胶，反应中生成的AuO2是稳定剂是稳定剂，K+是反离子，写出金是反离子，写出金溶胶的胶团结构式。溶胶的胶团结构式。(Au)m nAuO2 (n-x)K+x xK+ 例题例题2 2：用用NaBr和和AgNO3制备制备AgBr溶胶，该溶胶的胶溶胶，该溶胶的胶粒在电场中向正极移动，写出其胶团结构式，并比较粒

49、在电场中向正极移动，写出其胶团结构式，并比较AlCl3、MgSO4、 K3Fe(CN)6三种电解质对该溶胶的聚沉能力。三种电解质对该溶胶的聚沉能力。 (AgBr)m nBr (n-x)Na+x xNa+K3Fe(CN)6MgSO4AlCl3聚沉值：聚沉值：第三节 胶体溶液聚沉值能力呢？聚沉值能力呢？2024/9/462下页下页上页上页1-3-6 高分子溶液高分子溶液1、高分子溶液的特征、高分子溶液的特征 分子量大（分子量大（1000以上）以上） 分子体积大（分子体积大（1100nm） 与溶剂的亲和力强（易形成强而厚的溶剂化膜）与溶剂的亲和力强（易形成强而厚的溶剂化膜） 溶液粘度大溶液粘度大第三

50、节 胶体溶液2024/9/463下页下页上页上页2、高分子溶液的盐析和保护作用、高分子溶液的盐析和保护作用 溶胶中加入适量的高分子化合物，可提高溶胶的稳定溶胶中加入适量的高分子化合物，可提高溶胶的稳定性，对溶胶取保护作用；但高分子过少则反使溶胶不稳定，性，对溶胶取保护作用；但高分子过少则反使溶胶不稳定，此为敏化作用。此为敏化作用。3、凝胶、凝胶 高分子溶液中加入大量的电解质使高分子化合物从溶高分子溶液中加入大量的电解质使高分子化合物从溶液中析出称为盐析。液中析出称为盐析。（自学）（自学）第三节 胶体溶液2024/9/464下页下页上页上页1-4-1 乳浊液乳浊液 定定义义：由由两两种种互互不不

51、相相溶溶的的液液体体所所构构成成的的均均匀匀的的分分散散体系叫乳浊液。体系叫乳浊液。 乳乳浊浊液液中中，油油和和水水都都可可作作分分散散剂剂；当当油油作作分分散散剂剂，水水作作分分散散相相时时就就称称为为油油包包水水型型（W/O）乳乳浊浊液液；当当水水作作分分散剂，油作分散相时就称为水包油型散剂，油作分散相时就称为水包油型（O/W）乳浊液。乳浊液。第四节 表面活性剂和乳浊液2024/9/465下页下页上页上页1-4-2 表面活性物质与乳化作用表面活性物质与乳化作用 定义：定义：溶于水后能显著降低水的表面能的物质叫表面溶于水后能显著降低水的表面能的物质叫表面活性物质。表面活性物质常用作乳浊液的乳

52、化剂。活性物质。表面活性物质常用作乳浊液的乳化剂。 CH3(CH2)15CH2COONa表面活性物质的结构：表面活性物质的结构：亲水基亲水基憎水基憎水基(亲油基亲油基)第四节 表面活性剂和乳浊液2024/9/466下页下页上页上页油油水水水包油水包油 O/W油包水油包水 W/O水水 表面活性物质在水表面活性物质在水面上作定向排列，憎水面上作定向排列，憎水基基“翘出翘出”水面，亲水水面，亲水基基“钻进钻进”水里。水里。亲水性乳化剂，其亲水基亲水性乳化剂，其亲水基比憎水基强且截面大，易比憎水基强且截面大，易形成水包油型乳状液。形成水包油型乳状液。亲油性乳化剂，其亲油基亲油性乳化剂，其亲油基比亲水基

53、强且截面大，易比亲水基强且截面大，易形成油包水型乳状液。形成油包水型乳状液。第四节 表面活性剂和乳浊液2024/9/467下页下页上页上页 问题问题：水中加入表面活性剂后会产生大量气泡，：水中加入表面活性剂后会产生大量气泡，这是为什么？这是为什么？空气空气气泡气泡水膜水膜水水空气空气 原原因因：表表面面活活性性剂剂在在气气液液界界面面上上发发生生吸吸附附，形形成成定定向向排排列列的的吸吸附附膜膜，它它显显著著地地降降低低气气液液表表面面张张力力，又又增增加加表表面面膜膜的的机机械械强强度度，使使泡泡沫沫能能比比较较稳定地存在。稳定地存在。第四节 表面活性剂和乳浊液2024/9/468下页下页上

54、页上页 魏伯阳魏伯阳（ 约约100） 中国东汉后期著名炼丹家。著有周易参同契，是世界中国东汉后期著名炼丹家。著有周易参同契，是世界上最古的炼丹术理论性著作，对中国的炼丹术有重大影响。书上最古的炼丹术理论性著作，对中国的炼丹术有重大影响。书中记录有当时炼丹使用的化学药品，如汞、硫磺、铅、胡粉中记录有当时炼丹使用的化学药品，如汞、硫磺、铅、胡粉（碱式碳酸铅）、铜、金、云母、丹砂（硫化汞）等。他认识（碱式碳酸铅）、铜、金、云母、丹砂（硫化汞）等。他认识到下列化学事实：到下列化学事实：水银易蒸发，并易与硫磺化合。原文：水银易蒸发，并易与硫磺化合。原文：“河上姹女，灵则最神，河上姹女，灵则最神，得火则飞

55、，不见埃尘得火则飞，不见埃尘将欲制之，黄芽为根将欲制之，黄芽为根”。碱式碳酸铅能被炭还原成铅。碱式碳酸铅能被炭还原成铅。“胡粉投火中，色坏还为铅胡粉投火中，色坏还为铅”。黄金很不易氧化。黄金很不易氧化。“金入于猛火，色不夺精光金入于猛火，色不夺精光”。几种物质起化学变化时的比例很重要，否则反应操作失败。几种物质起化学变化时的比例很重要，否则反应操作失败。“分剂参差，失其纪纲分剂参差，失其纪纲”。已经使用升华方法。有已经使用升华方法。有“丹鼎歌丹鼎歌”为证。为证。科学家简介2024/9/469下页下页上页上页第一章第一章 物质的状态、溶液和胶体物质的状态、溶液和胶体本章基本要求本章基本要求掌握物质的计量与法定计量单位掌握物质的计量与法定计量单位了解物质的聚集状态及其相互转化规律了解物质的聚集状态及其相互转化规律掌握溶液组成的标度方法掌握溶液组成的标度方法掌握稀溶液的依数性及有关计算掌握稀溶液的依数性及有关计算掌握胶体的胶团结构和胶体的性质掌握胶体的胶团结构和胶体的性质掌握胶体的稳定性及聚沉规律掌握胶体的稳定性及聚沉规律了解表面活性物质的结构特点及乳状液的形成了解表面活性物质的结构特点及乳状液的形成2024/9/470