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1、第二章第二章 溶胶和溶液溶胶和溶液分散系分散系溶胶溶胶稀溶液的通性稀溶液的通性2.1 分散系分散系一种或几种物质以不同程度大小的粒子分散在一种或几种物质以不同程度大小的粒子分散在另一种物质中形成的体系。另一种物质中形成的体系。分散质和分散剂分散质和分散剂按照按照分散质粒子的大小分散质粒子的大小，分散系分为：，分散系分为： 真溶液、胶体分散系、粗分散系真溶液、胶体分散系、粗分散系2.2 溶胶溶胶的特性溶胶的特性布朗运动、布朗运动、丁铎尔效应、电泳丁铎尔效应、电泳溶胶的结构溶胶的结构溶胶的稳定性溶胶的稳定性溶胶的聚沉溶胶的聚沉凝胶凝胶2.2.1 2.2.1 溶胶的特性溶胶的特性 丁铎尔丁铎尔(Ty
2、ndall)(Tyndall)效应效应1 1、 TyndallTyndall效应定义效应定义：在暗室中将一束强光射过胶体溶液，在光的垂在暗室中将一束强光射过胶体溶液，在光的垂直方向上观察，可以清楚地看到明显的光的路径，光线越强，则光直方向上观察，可以清楚地看到明显的光的路径，光线越强，则光的路程越清楚。的路程越清楚。这一效应可以作为胶体溶液的主要特征。这一效应可以作为胶体溶液的主要特征。2 2、分散体系、分散体系的的特性：特性： 当入射光为散射光时，胶体溶液具有不同颜色的当入射光为散射光时，胶体溶液具有不同颜色的TyndallTyndall效应；效应；如：如：AgClAgCl、AgBrAgBr
3、等溶胶，等溶胶， TyndallTyndall效应的颜色呈蓝色；金溶胶呈红效应的颜色呈蓝色；金溶胶呈红色。色。 光的反射和散射的强度与分散体系的分散度有关。光的反射和散射的强度与分散体系的分散度有关。 当粒径当粒径入射光入射光/2/2，粒子起反射作用；反之，粒子起散射作用。，粒子起反射作用；反之，粒子起散射作用。胶体老化过程中，外观颜色随之变化。胶体老化过程中，外观颜色随之变化。 银溶胶老化过程中的颜色变化见下表所示。银溶胶老化过程中的颜色变化见下表所示。粒径粒径/nm 10-20 25-35 35-45 50-60 70-80 120-130溶胶颜色溶胶颜色 黄色黄色 红色红色 紫红紫红 蓝
4、紫蓝紫 蓝色蓝色 绿色绿色2.2.2溶胶的结构胶核 吸附层 胶粒胶粒 扩散层 胶团 2.2.3 溶胶的稳定性溶胶具有一定稳定性的原因：溶胶具有一定稳定性的原因：布朗运动的作用胶粒的带电作用溶剂化的稳定作用2.2.4 溶胶的聚沉溶胶聚沉的原因：溶胶聚沉的原因：加入电解质两种带异号电荷的溶胶的相互聚沉加热2.2.5 凝胶n凝胶定义n溶胶凝胶法制备电子粉体材料溶胶凝胶法制备电子粉体材料 将两种反应组分分别制成溶胶，混合后进行反将两种反应组分分别制成溶胶，混合后进行反应，而后在一定条件下（如温度、应，而后在一定条件下（如温度、pH等）下缓慢蒸等）下缓慢蒸出水分，转变成凝胶，在凝胶中加入适当的添加剂，出
5、水分，转变成凝胶，在凝胶中加入适当的添加剂，利用超临界干燥法，可使溶剂脱去而形成纳米级均利用超临界干燥法，可使溶剂脱去而形成纳米级均分散颗粒。分散颗粒。 该法广泛用于纳米级陶瓷粉体的制造。该法广泛用于纳米级陶瓷粉体的制造。2.3 稀溶液的通性稀溶液的通性u溶液的蒸气压下降溶液的蒸气压下降l饱和蒸气压的概念饱和蒸气压的概念l拉乌尔定律拉乌尔定律: : 稀溶液的蒸气压等于纯溶剂的蒸气压与溶稀溶液的蒸气压等于纯溶剂的蒸气压与溶剂物质的量分数的乘积剂物质的量分数的乘积u溶液的沸点升高和凝固点降低溶液的沸点升高和凝固点降低l与溶液的质量摩尔浓度成正比，而与溶质的本性无关。与溶液的质量摩尔浓度成正比，而与
6、溶质的本性无关。u渗透压渗透压l和一定量体积溶液中溶质物质的量成正比和一定量体积溶液中溶质物质的量成正比n稀溶液的通性：依数性稀溶液的通性：依数性饱和蒸气压饱和蒸气压p在在一一定定的的温温度度下下，纯纯液液体体与与其其气气相相达达成成平平衡衡时时蒸蒸气气的的压力，称为该温度下液体的饱和蒸气压。压力，称为该温度下液体的饱和蒸气压。p液液体体的的饱饱和和蒸蒸气气压压与与液液体体的的性性质质和和温温度度等等因因素素有有关关。纯纯液液体体的的饱饱和和蒸蒸气气压压是是随随温温度度而而改改变变，当当温温度度升升高高时时，蒸气压增大；温度降低时，则蒸气压减小。蒸气压增大；温度降低时，则蒸气压减小。p当当蒸蒸
7、气气压压与与外外界界压压力力相相等等时时，液液体体便便沸沸腾腾。我我们们把把外外压为压为101.325kPa的沸腾温度定义为液体的正常沸点。的沸腾温度定义为液体的正常沸点。 拉乌尔定律拉乌尔定律 (Laoult) 在一定温度下在一定温度下, 难挥发非电解质难挥发非电解质溶液的蒸气压等溶液的蒸气压等于纯溶剂的蒸气压与溶剂摩尔分数之积于纯溶剂的蒸气压与溶剂摩尔分数之积. 即即: P = P0 x剂剂 在一定温度下在一定温度下, 难挥发非电解质难挥发非电解质溶液的蒸气压下溶液的蒸气压下降与一定量溶剂中溶质物质的量成正比，与溶质降与一定量溶剂中溶质物质的量成正比，与溶质的本性无关。的本性无关。 对于二
8、组分稀溶液，加入非挥发性溶质对于二组分稀溶液，加入非挥发性溶质B以后，以后，溶剂溶剂A的蒸气压会下降。的蒸气压会下降。这是造成凝固点下降、沸点升高和渗透压的根本原因。这是造成凝固点下降、沸点升高和渗透压的根本原因。蒸气压下降沸点和凝固点沸点和凝固点 蒸发蒸发: 表面气化现象称为蒸发表面气化现象称为蒸发;沸腾沸腾: 表面和内部同时气化的现象表面和内部同时气化的现象;沸点沸点: 液体沸腾过程中的温度液体沸腾过程中的温度. 只有当液体的饱和蒸气压和外界大气的压强相等时只有当液体的饱和蒸气压和外界大气的压强相等时, 液液 体的气化才能在表面和内部同时发生。体的气化才能在表面和内部同时发生。凝固点凝固点
9、: 液体凝固成固体的温度。在这个温度下液体凝固成固体的温度。在这个温度下, 液体和固液体和固体体 的饱和蒸气压相等的饱和蒸气压相等。即为液体固体平衡。即为液体固体平衡。 P固固 P液液, 则固体要融化则固体要融化(熔解熔解)； P固固 373K, , A点点),),溶溶液液的的饱饱和和蒸蒸气气压压才才达达到到，才才沸沸腾腾。可可见见, , 由由于于溶溶液液的的饱饱和和蒸蒸气气压压的的下下降降，导导致致沸沸点点升升高高。即即溶溶液液的的沸沸点高于纯水。点高于纯水。3.3. 冰冰线线和和水水线线的的交交点点(B(B点点) )处处，冰冰和和水水的的饱饱和和蒸蒸气气压压相相等等。此此点点的的温温度度为
10、为273K273K，P P 611Pa611Pa，是是H H2O O的的凝凝固固点点，即即为冰点为冰点。 在在此此温温度度时时, , 溶溶液液饱饱和和蒸蒸气气压压低低于于冰冰的的饱饱和和蒸蒸气气压压, ,即即: : P P冰冰PP溶溶，当当两两种种物物质质共共存存时时, ,冰冰要要融融化化( (熔熔解解) )，或或者说者说, ,溶液此时尚未达到凝固点溶液此时尚未达到凝固点。 只只有有降降温温, ,到到T T2 2 时时，冰冰线线和和溶溶液液线线相相交交(B(B点点),),即即:P:P冰冰 = = P P溶溶液液，溶溶液液开开始始结结冰冰，达达到到凝凝固固点点。T T2 2273K, 273K,
11、 即即溶溶液液的的凝凝固固点点下下降降, ,比比纯纯水水低低. .即即溶溶液液的的蒸蒸气气压压下下降降，导致其冰点下降。导致其冰点下降。 称为凝固点降低系数（freezing point lowering coefficients），单位 为非电解质溶质的质量摩尔浓度，单位：这里的凝固点是指纯溶剂固体析出时的温度。常用溶剂的 值有表可查。用实验测定 值，查出 ，就可计算溶质的摩尔质量。凝固点降低公式凝固点降低公式 称为沸点升高系数（称为沸点升高系数（boiling point elevation coefficints），），单位单位 。常用溶剂的。常用溶剂的 值值有表可查。有表可查。 测定测
12、定 值，查出值，查出 ，就可以计算溶质的摩尔质，就可以计算溶质的摩尔质量。量。沸点升高公式沸点升高公式三、渗透现象 l在在 U 形管中形管中, 用半透膜将等体积的用半透膜将等体积的 H2O和糖水分开和糖水分开, 放置一段时间放置一段时间, 会发生什么现象会发生什么现象?l一段时间后一段时间后, 糖水的液面升高糖水的液面升高; 而而H2O的液面降低的液面降低. 这种溶剂透过半透膜这种溶剂透过半透膜, 进入溶液的现象进入溶液的现象, 称为渗透称为渗透现象现象。l产生的原因产生的原因: 在两侧静水压相同的前提下在两侧静水压相同的前提下, 由于半由于半透膜两侧透过的透膜两侧透过的H2O分子的数目不等分
13、子的数目不等, 在单位时间在单位时间里里, 进入糖水的进入糖水的H2O分子多些分子多些。如图所示，在半透膜左边放溶剂，如图所示，在半透膜左边放溶剂，右边放溶液。只有溶剂能透过半右边放溶液。只有溶剂能透过半透膜。所以溶剂有自左向右渗透透膜。所以溶剂有自左向右渗透的倾向。的倾向。为了阻止溶剂渗透，在右边施加额外压力，使半透膜为了阻止溶剂渗透，在右边施加额外压力，使半透膜双方溶剂的化学势相等而达到平衡。双方溶剂的化学势相等而达到平衡。这个额外施加的这个额外施加的压力就定义为渗透压压力就定义为渗透压 。 是溶质的浓度。浓度不能太大，这公式就是适用于是溶质的浓度。浓度不能太大，这公式就是适用于稀溶液的稀溶液的vant Hoff 公式。公式。渗透压渗透压稀溶液的依数性依数性质：依数性质：指定溶剂的类型和数量后，这些指定溶剂的类型和数量后，这些性质只取性质只取决于所含溶质粒子的数目决于所含溶质粒子的数目，而与溶质的本性无关。溶，而与溶质的本性无关。溶质的粒子可以是分子、离子、大分子或胶粒，这里只质的粒子可以是分子、离子、大分子或胶粒，这里只讨论粒子是分子的情况。讨论粒子是分子的情况。依数性的种类：依数性的种类：1.1.蒸气压下降蒸气压下降2.2.凝固点降低凝固点降低3.3.沸点升高沸点升高4.4.渗透压渗透压本章完
