第1章-物质的聚集状态课件.ppt
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- 物质 聚集 状态 课件
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1、第一章第一章 物质的聚集状态物质的聚集状态 “Collective State of Matter”1.1 1.1 气体气体* *1.2 1.2 分散系分散系1.31.3 溶液浓度的表示方法溶液浓度的表示方法1.4 1.4 稀溶液的通性稀溶液的通性 1.5 1.5 胶体溶液胶体溶液 1.6 1.6 高分子溶液和乳状液高分子溶液和乳状液1.1.1理想气体状态方程理想气体状态方程 理想气体理想气体:本身不占体积;分子间没有相互作用力的气体。:本身不占体积;分子间没有相互作用力的气体。实际气体实际气体在低压在低压(p101.325KPa)以及高温)以及高温(T273.15K)时可近似看作理想气体。时
2、可近似看作理想气体。 理想气体状态方程:理想气体状态方程:pV = n R Tp:气体压强气体压强 , 单位单位: PaV:气体体积气体体积, 单位单位: m3n:气体物质的量气体物质的量, 单位单位: molR:摩尔气体常数摩尔气体常数, R=8.314 Pam3mol -1 K-1T: 气体温度气体温度, 单位单位:K 1.1 1.1 气体气体* *理想气体状态方程式的应用理想气体状态方程式的应用:计算计算p,V,T,n四个物理量之一四个物理量之一 应用范围:应用范围: 温度不太低,压力不太高的真实气体。温度不太低,压力不太高的真实气体。气体摩尔质量的计算气体摩尔质量的计算pVmRTMRT
3、MmpVnRTpVMmnM :气体摩尔质量:气体摩尔质量 (g mol-1)气体密度的计算气体密度的计算 =RTpMpRTM代入代入1.1.2 道尔顿分压定律道尔顿分压定律 P总总= P1+ P2+ P3+=Pi由于由于Pi V = ni R T,所以,所以Pi = ni /VR T = niR T /VP总总 = Pi = niR T /V = n R T /V Pi / P总总 = ni / n总总Pi = ni / n总总P总总=XiP总总Xi = ni / n总总, 是摩尔分数。是摩尔分数。气体常以混合物形式存在,当几种气体混合在气体常以混合物形式存在,当几种气体混合在同一容器中后,同
4、一容器中后,混合气体的总压力等于各组分气体混合气体的总压力等于各组分气体分压力之和分压力之和。条件:只有条件:只有理想气体理想气体才适合道尔顿分压才适合道尔顿分压定律。定律。【例】:用排水集气法收集气体,收集的气体总【例】:用排水集气法收集气体,收集的气体总含有饱和水蒸气,在这种情况下,含有饱和水蒸气,在这种情况下,P=P气体气体+P水蒸气水蒸气1.2 分散系分散系分散质(分散相):分散系中分散质(分散相):分散系中被分散被分散的物质。的物质。 分散剂(分散介质):分散剂(分散介质):容纳容纳分散质的物质。分散质的物质。 分散系的概念分散系的概念:一种一种或或几种几种物质分散在另外一种物质中物
5、质分散在另外一种物质中所构成的体系叫分散体系,简称分散系。所构成的体系叫分散体系,简称分散系。云雾云雾=小水滴小水滴+空气空气汽水汽水=二氧化碳二氧化碳+水水溶液:溶液:1.3 溶液浓度的表示方式溶液浓度的表示方式溶液溶液:由两种或多种组分以:由两种或多种组分以分子分子、原子原子或或离离 子子状态所组成的状态所组成的均匀、稳定均匀、稳定的液相体系。的液相体系。溶液的浓度溶液的浓度:一定量的溶液或溶剂中:一定量的溶液或溶剂中所含溶质所含溶质的量的量称为溶液的浓度。称为溶液的浓度。 1.3.1 物质的量浓度物质的量浓度C CB B 单位体积溶液中所含溶质单位体积溶液中所含溶质B B的物质的量。的物
6、质的量。 cB = nB/v (molL-1) nB = mB/MB (mol)1.3.2 质量分数质量分数溶质溶质(B)(B)的质量与溶液的质量之比。的质量与溶液的质量之比。 mmBB解:解:bCH3OH=13125. 1100 .500 .32/00. 2/KgmolKgmolggmMmmnABBAB 1.3.3 质量摩尔浓度质量摩尔浓度b bB B 每千克每千克溶剂溶剂(A)(A)中所含溶质中所含溶质(B)(B)的物质的量。的物质的量。)(/1KgmolmMmmnbABBABB【例】【例】在在50.0g水中溶有水中溶有2.00g甲醇甲醇(CH3OH),求甲醇的质量摩尔浓度?求甲醇的质量摩
7、尔浓度?1.3.4 物质的摩尔分数物质的摩尔分数 溶质溶质B B的物质的量的物质的量n nB B占全部溶液物质的量占全部溶液物质的量n n的分数。的分数。 x xB B = n = nB B/n x/n xA A+x+xB B = 1 = 11.3.5 质量浓度质量浓度 B = mB/v (g/L or g/mL)单位体积溶液中所含溶质的质量。单位体积溶液中所含溶质的质量。BBBBBBBBBB/MmMmmMmVMmVnc1.3.6 几种溶液浓度之间的关系几种溶液浓度之间的关系CB溶质溶质B的物质的量浓度的物质的量浓度; 溶液的密度溶液的密度;B溶质溶质B的质量分数的质量分数;MB溶质溶质B的摩
8、尔质量。的摩尔质量。1)物质的量浓度与质量分数物质的量浓度与质量分数定义定义n=m/Mv=m/B =mB/m整理整理mnmnVncBBBBv=m/整理整理若:系统是一个若:系统是一个两组分两组分系统;系统;B组分的组分的含量较少含量较少。则:溶液的质量则:溶液的质量m 溶剂的质量溶剂的质量 mA。 上式可近似为:上式可近似为:BABBBbmnmnc2 2) 物质的量浓度与质量摩尔浓度物质的量浓度与质量摩尔浓度CB溶质溶质B的物质的量浓度的物质的量浓度; 溶液的密度溶液的密度;m溶液的质量溶液的质量;nB溶质溶质B的物质的量。的物质的量。小小节节1、气体状态方程、分压定律、气体状态方程、分压定律
9、2、分散系的概念及分类、分散系的概念及分类3、溶液浓度的表达方式、溶液浓度的表达方式稀溶液的通性稀溶液的通性:只与溶质只与溶质粒子的数目粒子的数目有关,有关, 与溶质本性无关的性质。与溶质本性无关的性质。 又叫又叫溶液的依数性溶液的依数性。 依数性包含:依数性包含: 溶液的蒸气压下降溶液的蒸气压下降 溶液的沸点上升溶液的沸点上升 溶液的凝固点下降溶液的凝固点下降 溶液具有渗透压溶液具有渗透压对象对象:难挥发的非电解质稀溶液难挥发的非电解质稀溶液1.4 1.4 稀溶液的通性稀溶液的通性饱和蒸气压饱和蒸气压: T: 蒸发速度蒸发速度凝聚速度凝聚速度 (动态平衡动态平衡)1.4.1 1.4.1 溶液
10、的蒸气压下降溶液的蒸气压下降pA* 蒸气压蒸气压大大的物质称为的物质称为易易挥发性物质挥发性物质; 蒸气压蒸气压小小的物质称为的物质称为难难挥发性物质。挥发性物质。溶液的蒸气压下降:溶液的蒸气压下降:在纯溶剂中加入在纯溶剂中加入难挥发难挥发的的物质以后,达平衡时,物质以后,达平衡时,p溶液溶液总是小于同温度下总是小于同温度下的的p纯溶剂纯溶剂 。蒸汽压下降的蒸汽压下降的原因原因:难挥发非电解质难挥发非电解质表面部分被溶质粒子占据;表面部分被溶质粒子占据;相同温度、单位时间、单位体积液面:逸出溶剂分子数相相同温度、单位时间、单位体积液面:逸出溶剂分子数相对减少对减少.溶液纯溶剂拉乌尔拉乌尔(Ra
11、oult(Raoult) )定律:定律: 在一定温度下在一定温度下, ,难挥发难挥发非电解质稀溶液非电解质稀溶液的蒸气压的蒸气压( (p) )等等于纯溶剂的蒸气压于纯溶剂的蒸气压( (pA* *) )乘以溶剂在溶液中的摩尔分数乘以溶剂在溶液中的摩尔分数( (x xA A) )。即: p = = pA * *xA A xA + xB = 1 p = pA*(1xB)溶液的蒸气压下降值溶液的蒸气压下降值p为为:p = pA*p = pA*pA*(1xB) p = pA*xB 因此拉乌尔定律也可以这样说:因此拉乌尔定律也可以这样说:在一定温度下在一定温度下,难挥发非电解质稀溶液的蒸气压下降难挥发非电
12、解质稀溶液的蒸气压下降(p)与溶质的摩尔分数与溶质的摩尔分数(xB)成正比成正比,而与溶质的本性无关。而与溶质的本性无关。解解:【例】计算【例】计算0.05mol/L蔗糖溶液蔗糖溶液100时的饱和蒸气压?时的饱和蒸气压?1.4.2 溶液的沸点上升溶液的沸点上升 沸点沸点:溶液的蒸气压(溶液的蒸气压(p溶液溶液)与外压()与外压(p外压外压)相等时的温度称为该溶液的沸点。相等时的温度称为该溶液的沸点。 纯水:纯水:p外外 = 101.325kPa,t纯水纯水 = 100. 实验证明实验证明:难挥发物质溶液的沸点总是高于纯:难挥发物质溶液的沸点总是高于纯溶剂的沸点。溶剂的沸点。原因:溶液的蒸气压下
13、降。见下图原因:溶液的蒸气压下降。见下图根本原因:根本原因:蒸汽压下降蒸汽压下降 p p溶液溶液p反渗透法净化水反渗透法净化水【例例】 海水在海水在298K时的渗透压为时的渗透压为1479kPa,采,采用反渗透法制取纯水,试确定用用反渗透法制取纯水,试确定用1000 cm3的海的海水通过只能使水透过的半透膜,提取水通过只能使水透过的半透膜,提取100cm3的的纯水,所需要的最小外加压力是多少纯水,所需要的最小外加压力是多少? 解:解: 随着反渗透的进行,海水中盐的浓度增随着反渗透的进行,海水中盐的浓度增大,当得到大,当得到100cm3纯水时,最终海水的渗透压纯水时,最终海水的渗透压 2和初始海
14、水的渗透压和初始海水的渗透压 1的比值为的比值为 222111c RTccRTc2211ccc1 = n mol1000cm3c2 n mol (1000 - -100)cm3 211000109009cc210147916439kPa 因为渗透前后溶质的物质的量未减少,因为渗透前后溶质的物质的量未减少,难挥发、非电解质、稀溶液通性的计算公式:难挥发、非电解质、稀溶液通性的计算公式:p = K蒸蒸 b(B)Tb = Kb b(B)Tf = Kf b(B) = cRT b(B) RT小小结:结:胶体溶液胶体溶液1.5 1.5 胶体溶液胶体溶液溶胶溶胶(如(如AgI胶体和胶体和As2S3胶体等)胶
15、体等)高分子溶液(淀粉溶液和蛋白质溶液等)高分子溶液(淀粉溶液和蛋白质溶液等)分散度:分散度:即物质的分散程度,分散质粒子越即物质的分散程度,分散质粒子越 小,分散程度越大。小,分散程度越大。比表面:比表面:单位体积的表面积,用符号单位体积的表面积,用符号S S。表示:。表示:显然,一定量的分散质被分得越细,数目就越多,显然,一定量的分散质被分得越细,数目就越多,总表面积总表面积A越大,分散程度越高。越大,分散程度越高。1.5.1 表面性质表面性质比表面分析仪比表面分析仪表面能表面能液体或固体表面粒子比内部粒子能量高,多出的液体或固体表面粒子比内部粒子能量高,多出的这部分能量称为体系的这部分能
16、量称为体系的表面能表面能。 任何两相界面上均存在着界面能。任何两相界面上均存在着界面能。 1g水滴分散成直径水滴分散成直径2nm的小水滴,总的小水滴,总面积为原来的面积为原来的625万倍,增加的能量可将这万倍,增加的能量可将这1g水的温度升高水的温度升高50。 同一体系,其分散度越大,其表面能同一体系,其分散度越大,其表面能越大。胶体是一种高度分散的多相体系,越大。胶体是一种高度分散的多相体系,具有很大的比表面,因此表面能很大。能具有很大的比表面,因此表面能很大。能量越高,体系越不稳定,量越高,体系越不稳定,胶体是热力学的胶体是热力学的不稳定体系不稳定体系。 一种物质自动浓集到另一物质表面上的
17、过程叫一种物质自动浓集到另一物质表面上的过程叫吸附吸附。 有吸附能力的物质称为有吸附能力的物质称为吸附剂吸附剂; ; 被吸附的物质称为被吸附的物质称为吸附质吸附质。 对一定质量的分散质来对一定质量的分散质来说,分散度越高,表面积说,分散度越高,表面积越大,其表面能越大,因而多相体系是一种越大,其表面能越大,因而多相体系是一种不稳定不稳定体系。为使体系趋于较稳定的状态,表面能有自发体系。为使体系趋于较稳定的状态,表面能有自发降低的倾向。一般可采用降低的倾向。一般可采用两种两种途径:途径:一、一、 减小表面积使表面能减小减小表面积使表面能减小; 如小液滴可自发如小液滴可自发聚集成大液滴;聚集成大液
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