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类型第一章-胶体和溶液课件.ppt

  • 上传人(卖家):晟晟文业
  • 文档编号:4514678
  • 上传时间:2022-12-16
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    第一章 胶体 溶液 课件
    资源描述:

    1、分散系中被分散的物质。分散系中被分散的物质。容纳分散质的物质。容纳分散质的物质。分散质和分散剂分散质和分散剂 L 名称名称 定义定义 公式公式 单位单位物质的量浓度物质的量浓度CB 溶质溶质nB/溶液溶液V CB=nB/V=mB/MBV molL-1 质量摩尔浓度质量摩尔浓度bB 溶质溶质nB/溶剂溶剂mA bB=nB/mA=mB/MBmA molkg-1摩尔分数摩尔分数xB 溶质溶质nB/溶液溶液ni总和总和 xB=nB/nA+nB 1 质量分数质量分数B 溶质溶质mB/溶液溶液m B =mB/m 1n 较稀水溶液:因较稀水溶液:因V m、1,CB bB第三节第三节 稀溶液的依数性稀溶液的依

    2、数性1 1 概念概念相:相:2 水的相图水的相图水的相图是根据实验绘制的水的相图是根据实验绘制的.图上有:图上有:三个三个单相区单相区 在气、液、固三个单相区内在气、液、固三个单相区内,独立的改变温独立的改变温度和压力不会引起相的改变。度和压力不会引起相的改变。三条三条两相平衡线两相平衡线 压力与温度只能改变一个压力与温度只能改变一个,指定了压力指定了压力,则温度由体系自定。则温度由体系自定。OA 是气-液两相平衡线;OB 是气-固两相平衡线;OC 是液-固两相平衡线;O点 是三相点气-液-固三相共存O O点点 是是三相点三相点,气气-液液-固三相共存固三相共存.三相点的温度和压力皆由三相点的

    3、温度和压力皆由体系自定体系自定(H(H2 2O O的三相点温度为的三相点温度为0.00981,0.00981,压力为压力为610.62 Pa).610.62 Pa).冰点冰点 是在大气压力下是在大气压力下,水、冰共存水、冰共存.当大气压力为当大气压力为10105 5 Pa Pa时时,冰冰点温度为点温度为0,0,改变外压改变外压,冰点也随之改变冰点也随之改变.三相点与冰点的区别三相点与冰点的区别冰点温度比三相点温度低0.01是由两种因素造成的:(1)因外压增加,使凝固点下降(2)因水中溶有空气,使凝固点下降 溶液的性质与纯溶剂的性质不会相同;我们将溶液的性质与纯溶剂的性质不会相同;我们将只与只与

    4、溶液中溶液中溶质的粒子数目有关、而与溶质本性无溶质的粒子数目有关、而与溶质本性无关关的性质称为的性质称为溶液的依数性溶液的依数性。难挥发难挥发溶液的依数性有:溶液的依数性有:溶液的溶液的蒸气压(蒸气压(P)下降、下降、沸点(沸点(tb)升高、升高、凝固点凝固点(tf)下降下降 溶液的溶液的渗透压渗透压()。1 蒸气压下降蒸气压下降饱和蒸气压饱和蒸气压:饱和蒸气所产生的压力称为饱和蒸气所产生的压力称为饱和蒸气压饱和蒸气压,简称简称 蒸气压蒸气压.蒸气压的单位为蒸气压的单位为Pa或或kPa.(1)几个概念几个概念:蒸发蒸发:液体中一部分能量较高的分子克服其它分子对它的液体中一部分能量较高的分子克服

    5、其它分子对它的 吸引而逸出吸引而逸出,成为蒸气分子成为蒸气分子,这个过程叫这个过程叫蒸发蒸发凝聚凝聚:液面附近的蒸气分子被吸引或受外界压力的作用重液面附近的蒸气分子被吸引或受外界压力的作用重 新回到液体中新回到液体中,这个过程叫做这个过程叫做凝聚凝聚.饱和蒸气饱和蒸气:在单位时间内在单位时间内,由液面蒸发的分子数和由气相返由液面蒸发的分子数和由气相返 回液体的分子数相等回液体的分子数相等,此时的蒸气称为此时的蒸气称为饱和蒸气饱和蒸气.1 纯溶剂纯溶剂2 溶液溶液pt0.1mol/Kg糖水0.5 mol/Kg糖水纯水(3 3)拉乌尔定律)拉乌尔定律1887年,法国化学家Raoult从实验中归纳出

    6、一个经验定律:一定温度下,在难挥发非电解质稀溶液中,溶液的蒸气压等于纯溶剂蒸气压乘以溶液中溶剂的物质的量分数xA,用公式表示为:如果溶液中只有A,B两个组分,则:xA+xB=1拉乌尔定律也可表示为:在一定温度下,难挥发非电解质稀溶液的蒸气压下降(p),与溶质的摩尔分数(xB)成正比。p*:纯溶剂的蒸气压纯溶剂的蒸气压 p:难挥发非电解质稀溶液的蒸气压难挥发非电解质稀溶液的蒸气压*App xp=p*(1-xB)pp*-pp*xB 溶液的蒸气压下降溶液的蒸气压下降,对植物的抗旱具有重要意义对植物的抗旱具有重要意义.经研究表明经研究表明,当外界气温升高或降低时当外界气温升高或降低时,在有机体的细在有

    7、机体的细胞中胞中,可溶物可溶物(主要是可溶性糖类等主要是可溶性糖类等)强烈地溶解强烈地溶解,增大增大了细胞液的浓度了细胞液的浓度,从而降低了细胞液的蒸气压从而降低了细胞液的蒸气压,使植物使植物的水分蒸发过程减慢的水分蒸发过程减慢.因此因此,植物在较高温度下仍能保植物在较高温度下仍能保持必要的水分而表现出抗旱性持必要的水分而表现出抗旱性.Ot101325PaPtb*tbtbp水水溶液溶液 溶液沸点升高公式溶液沸点升高公式Kb:常用溶剂的常用溶剂的Kb值见值见P11表表1-4。应用:应用:测定测定tb值,查出值,查出Kb,就可以计算溶质的摩尔质量。就可以计算溶质的摩尔质量。根据拉乌尔定律根据拉乌尔

    8、定律,难挥发非电解质稀溶液难挥发非电解质稀溶液沸点上沸点上升升与溶质质量摩尔浓度近似成正比与溶质质量摩尔浓度近似成正比,与溶质本性无关。与溶质本性无关。其数学表达式为:其数学表达式为:bbBtKb*bbbttt 溶液的凝固点下降溶液的凝固点下降 凝固点的概念凝固点的概念 是溶液蒸气压下降的是溶液蒸气压下降的 另一个必然结果。另一个必然结果。610.5PaOttftf*=0ptf水水溶液溶液p b tf=Kf b tf=tf*tf例例4:已知已知100时水的蒸气压为时水的蒸气压为101.3kPa,溶解,溶解3.00g尿素尿素CO(NH2)2于于100g水中,计算该溶液的水中,计算该溶液的蒸气压。

    9、蒸气压。解解:已知m(H2O)=100g m(CO(NH2)2)=3.00g M(H2O)=18.02gmol-1 M(CO(NH2)2)=60 gmol-1 A5.55p*x=101.3kPa100.40kPa0.05 5.55p 2 2CO(NH)n=3.00/60.0 mol=0.05 mol2H On=100.0/18.0 mol=5.55 mol例例5:纯苯的凝固点为纯苯的凝固点为5.40,0.322g萘溶于萘溶于80g苯,配制成的溶液苯,配制成的溶液的凝固点为的凝固点为5.24。已知苯的。已知苯的kf值为值为5.12 kg/mol,求萘的摩尔质量。,求萘的摩尔质量。Naphthal

    10、eneMol.Wt.:128.17解解:115.405.240.03135.12fmftbmol kgmol kgk0.322/0.031380/1000mMb 故萘的摩尔质量为故萘的摩尔质量为1128.6Mg mol例例6:为防止汽车水箱在寒冬冻裂,为防止汽车水箱在寒冬冻裂,需使水的冰点下降到需使水的冰点下降到253K,则在每,则在每1000g水中应加入甘油多少克?水中应加入甘油多少克?故需甘油重故需甘油重 m=989 gH2COHHCH2COHOHglycerolC3H8O3Mol.Wt.:92.0992383OHCM解解:tf=Kf bB(273 253)=1.86 kg/mol m/(

    11、92 gmol-1/1000g)溶剂溶剂溶液溶液半透膜半透膜 1)有半透膜存在有半透膜存在;2)半透膜两边溶液浓度不同。半透膜两边溶液浓度不同。R=8.314Pam3mol-1K-1=8.314kPaLmol-1K-1 =8.314 J mol-1K-1 =8.31410-3 kJ mol-1K-1例例7:1L溶液中含溶液中含5.0g马的血红素,在马的血红素,在298K时时测得溶液的渗透压为测得溶液的渗透压为1.80102Pa,求马的血红,求马的血红素的摩尔质量。素的摩尔质量。解解:mVn RTRTM13415.0 8.314 298180 1016.9 10mRTMg molVg mol ,

    12、1.000.512 0.2751.86100.281.008.314 273.15=12211.861.00/1.86=0.5/ffBbbBfbbfbffBtKbtKbtTKCKTtRTkPaKbmol kg 三三.依数性的应用依数性的应用 (1)测定相对分子质量四种依数性的定量关系可以看出依数性产生的效果大小都是与所溶解的难挥发非电解质溶质的质量摩尔浓质量摩尔浓度成正比度成正比,而溶质的质量摩尔浓度又与物质的摩尔质量(相对分子质量)有关.经常使用的是凝固点下降和沸点上升凝固点下降和沸点上升两种方法.但对于求蛋白质、血红素等大分子物质的平均相对分子质量,经常使用渗透压渗透压法)OH(BB)OH

    13、(BB22mMmmnb 2.作防冻液和制冷:利用凝固点下降3.动植物生理及医学方面的应用:(例如,海水的凝固点低于例如,海水的凝固点低于0 0,常青树的树叶因富含糖分在严寒的,常青树的树叶因富含糖分在严寒的冬天常青不冻冬天常青不冻,撒盐可将道路上的积雪溶化撒盐可将道路上的积雪溶化,冬天施工的混凝土中常冬天施工的混凝土中常添加氯化钙添加氯化钙,为防止冬天汽车水箱冻裂常加入适量的乙二醇或甲醇、为防止冬天汽车水箱冻裂常加入适量的乙二醇或甲醇、甘油,实验室用食盐或氯化钙固体与冰混合配制制冷剂甘油,实验室用食盐或氯化钙固体与冰混合配制制冷剂)渗透作用在动植物的生理中,有着非常重要的意义.(动植物的细胞中

    14、动植物的细胞中,土壤中溶液,人体血液中都会运用到渗透作土壤中溶液,人体血液中都会运用到渗透作用;吸水、烧苗、生理盐水等)用;吸水、烧苗、生理盐水等)非电解质非电解质非电解质非电解质数目没有变化数目没有变化电解质电解质阴、阳离子阴、阳离子数目发生了变化数目发生了变化溶质粒子数目发生了变化溶质粒子数目发生了变化tb等偏大等偏大 溶溶 解解+第四节第四节 胶体溶液胶体溶液溶胶溶胶(胶体)(胶体)颗粒直径在颗粒直径在1 1100nm100nm的的具有具有高分高分 散度散度的的多相多相热力学热力学不稳定不稳定体系体系称为称为胶体胶体.制备制备:分散法和凝聚法两种。分散法和凝聚法两种。一、溶胶的性质1.光

    15、学性质丁铎尔效应 2.动力学性质布朗运动 3.电学性质电泳和电渗 光散射现象光散射现象 当光束通过分散体系时,一部分自由地通过,一部分被吸收、反射或散射.可见光的波长约在400700 nm之间.(2)当光束通过胶体溶液,由于胶粒直径小于可见光波长,主要发生散射,可以看见乳白色的光柱。(3)当光束通过分子、离子真溶液,由于粒子太小、散射弱,且溶液十分均匀,散射光因相互干涉而完全抵消,看不见散射光,基本为透射作用。(1)当光束通过粗分散体系,由于粒子大于入射光的波长,主要发生反射,使体系呈现混浊。1.光学性质光学性质丁铎尔效应丁铎尔效应 1869年Tyndall发现,若令一束聚光光束通过溶胶,从侧

    16、面(即与光束垂直的方向)可以看到一个发光的圆锥体,这就是Tyndall效应.其他分散体系也会产生一点散射光,但远不如溶胶显著.Tyndall效应实际上已成为判别溶胶与分子溶液的最简便的方法。2.2.动力学性质动力学性质布朗运动布朗运动 1903年发明了超显微镜,用超显微镜可以观察到溶胶粒子不断地作不规则“之”字形的运动.这种现象称为布朗(Brown)运动.布朗运动是溶胶粒子本身热运动和分散介质对它撞击的总结果。布朗运动的作用:扩散作用(可以自发地使粒子由浓度大的区域向粒子浓度小的区域扩散)动力学稳定性(在一定程度上抵消了由于溶胶粒子的重力作用而引起的沉降)3.3.电学性质电学性质电泳和电渗电泳

    17、和电渗 Fe(OH)3胶体在电场作用下向阴极移动.这种在外加电场作用下,胶体粒子在分散剂里向电极(阴极或阳极)作定向移动的现象,叫做电泳.通过电泳实验,可以判断溶胶粒子所带的电性。U形管上方用少量导电液使电极与胶体分开,以免胶体被破坏正极负极(1)电 泳_+如:Fe(OH)3为正溶胶。(2)电 渗与电泳现象相反,使溶胶粒子固定不动而分散介质在外电场作用下作定向移动的现象称为电渗.通过电渗实验测定分散介质所带电荷的电性,判断溶胶粒子所带电荷的电性.图中图中,3,3为隔膜为隔膜,用用素瓷素瓷片、凝胶、玻璃纤维等多孔性物质制成片、凝胶、玻璃纤维等多孔性物质制成.溶胶放于隔膜中,两侧管充水、等高。隔膜

    18、中,两侧管充水、等高。如果胶粒是阴离子被隔膜吸附,则介质带正电(反离子),通电时向阴极移动,阴极液面升高;反之,隔膜吸附阳离子,带负电的介质向阳极移动.判断溶胶粒子所带电荷的电性。F=0F吸附吸附解吸解吸1.1.吸附带电吸附带电吸附带电:溶胶是一种高度分散的多相系统它在分散剂中进行选择性吸附,吸附正离子时带正电,吸附负离子带负电,这种现象称为吸附带电。例如:在AgI溶胶、Fe(OH)3胶体等。2.2.电离带电电离带电电离带电:溶胶粒子通过表面分子的电离而带电的现象称为电离带电.例如硅酸溶胶。二、带电原因二、带电原因(AgI)m常见胶团结构的五种类型常见胶团结构的五种类型 吸附带电型吸附带电型:

    19、胶团结构胶团结构 1、AgI(AgX)溶胶:(溶胶:(KI过量)过量)(AgI)mnI-(n-x)K+x-xK+AgNO3+KI=AgI+KNO3 KI过量过量吸附吸附I-胶粒带负电胶粒带负电2、AgI(AgX)溶胶;(溶胶;(AgNO3过量)过量)(AgI)mn Ag+(n-x)NO3-x+xNO3-AgNO3过量过量吸附吸附Ag+胶粒带正电胶粒带正电3、Fe(OH)3溶胶溶胶:Fe(OH)3m n FeO+(n-x)Cl-x+xCl-FeCl3+2H2OFe(OH)2Cl+2HCl 胶核胶核 电位离子电位离子 反离子反离子 Fe(OH)2Cl+H2O Fe(OH)3+HCl 吸附层吸附层

    20、扩散层扩散层 脱水:脱水:FeO+2H2O+Cl-吸附氧铁离子吸附氧铁离子FeO+胶粒带正电胶粒带正电 胶粒胶粒 胶团胶团4、As2S3溶胶:溶胶:2H3AsO3+3H2S=As2S3+6H2O (As2S3)mnHS-(n-x)H+x-x H+H2S HS-+H+吸附吸附 HS-胶粒带负电。胶粒带负电。电离带电型电离带电型:5、硅酸溶胶:、硅酸溶胶:H2SiO3=xSiO2 yH2O (SiO2)m nHSiO3-(n-x)H+x-xH+H2SiO3 HSiO3-+H+HSiO3-留在留在SiO2表面表面胶粒带负电。胶粒带负电。4.4 4.4 溶胶的稳定性和聚沉溶胶的稳定性和聚沉 动力学稳定

    21、性:由于溶胶粒子小,布朗运动激烈,在重力场中不易沉降,使溶胶具有动力学稳定性.1.溶胶的稳定性聚结稳定性 (1)胶粒带有相同电荷,同号电荷相互排斥阻止了它们的靠近;(2)胶团中的电位离子和反离子都能发生溶剂化作用,在其表面形成具有一定强度和弹性的溶剂化膜,这层溶剂化膜阻止了溶胶粒子之间的直接接触.溶胶的聚结稳定性是使溶胶稳定的根本性原因 2.溶胶的聚沉(1)外加电解质的影响:外加电解质使反离子浓度增加,挤入吸挤入吸附层、中和电位离子、破坏双电层,附层、中和电位离子、破坏双电层,因而使胶粒的电荷减少,其结果是使胶粒间的电荷排斥力减小,促使胶粒聚结.(影响最大)溶胶溶胶是具有是具有高分散度高分散度

    22、的的多相多相热力学热力学不稳定不稳定体系,因此体系,因此溶胶的稳定性是暂时的、有条件的、相对的。从溶胶的稳定性来看,只要破坏了溶胶稳定性的因素,溶胶粒子就会聚结变大,最后从分散剂中分离而沉降,这个过程称为溶胶的聚沉(2)温度的影响.温度升高,粒子碰撞机会增多,碰撞强度增加.(3)胶体体系的相互作用.当把电性相反的两种溶胶以适当比例相互混合时,溶胶也会发生聚沉 电解质对溶胶聚沉作用的影响电解质对溶胶聚沉作用的影响A、电解质负离子使正溶胶聚沉,电解质正离子使负溶胶聚沉;聚沉值:使一定量溶胶在一定时间内完全聚沉所需最小电解质的物质的量浓度,称为电解质对溶胶的聚沉值。聚沉值越小,电解质的聚沉能力越大。

    23、B、聚沉能力主要决定于与胶粒带相反电荷的离子的价数.对于给定的溶胶,导电性离子为一、二、三价的电解质,其聚沉值与导电性离子价数的六次方成反比,称为舒尔茨-哈代规则。例:As2S3是负溶胶,NaCl、MgCl2,AlCl3聚沉值最小的是?AlCl3聚沉值最小:51 0.72 0.093 mmol C、同价离子聚沉能力有差异:通常离子的水合半径越大离子的聚沉能力越小.对负溶胶,对负溶胶,例如对例如对AgBr的聚沉能力大小次序(感胶离子的聚沉能力大小次序(感胶离子序)为:序)为:Rb+K+Na+Li+Ba2+Sr2+Ca2+Mg2+对正溶胶,对正溶胶,F-Cl-Br-I-3.高分子对溶胶的作用在溶胶

    24、中加入高分子化合物,能降低溶胶对电解质的敏感性而提高溶胶的稳定性,这种作用称为高分子化合物对溶胶的保护作用高分子化合物对溶胶的保护作用 高分子化合物之所以对溶胶具有保护作用,是因为高分子化合物具有线形结构,能被卷曲地吸附在胶粒表面上,包住胶粒,从而使胶粒稳定.但加入的高分子化合物必须有足够的量,使高分子粒子的数目大大超过溶胶粒子的数目,否则,加入的高分子化合物过少,不足以包住溶胶,反而使少数的高分子粒子成为溶胶粒子的聚集中心,使溶胶粒子吸附在上面而合并变大,这种现象称为高分子化合物对溶胶的敏化作用.这时,高分子化合物不能保护溶胶反而促使溶胶的分散度减小而更容易聚沉 形成吸附界面膜,在溶液的表形成吸附界面膜,在溶液的表面能定向排列,面能定向排列,应用牛奶、冰激凌、雪花膏、橡胶乳汁、原油乳状液等均属此种分散体系。乳状液在工业、农业、医药和日常生活中都有极广泛的应用。大写小写中文读音 洛 西格马 陶 宇普西隆 斐 喜 普西 奥墨伽 大写小写中文读音 约塔 卡帕 兰布达 米尤 纽 克西 奥密克戎 派

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