第一章物质的聚集状态课件.ppt

1、第一章第一章 物质的聚集状态物质的聚集状态 本章内容本章内容1.1 1.1 分散体系分散体系1.2 1.2 溶液溶液1.3 1.3 稀溶液的依数性稀溶液的依数性1.4 1.4 胶体溶液胶体溶液1.5 1.5 乳浊液和高分子溶液乳浊液和高分子溶液(自学自学)本章要求本章要求1了解物质的量及其单位摩尔的概念，了解物质的量及其单位摩尔的概念，掌握物质的量掌握物质的量浓度、质量摩尔浓度、摩尔分数的计算；浓度、质量摩尔浓度、摩尔分数的计算；2.了解稀溶液依数性产生的原理，了解稀溶液依数性产生的原理，掌握利用稀溶液的掌握利用稀溶液的依数性测定溶质的摩尔质量依数性测定溶质的摩尔质量，能定性判断各类电解质，能

2、定性判断各类电解质溶液对稀溶液依数性的影响；溶液对稀溶液依数性的影响；3了解分散系的概念及分类，了解溶胶的性质，了解分散系的概念及分类，了解溶胶的性质，掌握掌握胶团结构胶团结构，了解溶胶的稳定性和凝结及其影响因素；，了解溶胶的稳定性和凝结及其影响因素；4了解乳浊液的特点、类型、稳定性；了解乳浊液的特点、类型、稳定性；1.1 1.1 分散体系分散体系 1.分散体系分散体系（分散系分散系）：由一种或几种物质分）：由一种或几种物质分散到另一种物质中所构成的散到另一种物质中所构成的体系体系叫分散系。其中叫分散系。其中被分散的物质叫被分散的物质叫分散质分散质，起分散作用的物质叫，起分散作用的物质叫分分散

3、剂散剂。（表（表1-1）例如：例如：细小的细小的水滴水滴分散在分散在空气空气中形成的云雾中形成的云雾各种各种金属化合物金属化合物分散在分散在岩石岩石中形中形成的矿石等成的矿石等CO2分散在分散在水水中形成的汽水中形成的汽水分散系类分散系类型型低分子或离子低分子或离子分分 散散 系系（真溶液真溶液）胶体分散系胶体分散系粗分散系粗分散系高分子溶液高分子溶液溶胶溶胶100nm主主要要性性质质最稳定最稳定很稳定很稳定稳定稳定不稳定不稳定电子显微镜也看电子显微镜也看不见不见超显微镜可见超显微镜可见普通显微镜可普通显微镜可见见能透过半透膜能透过半透膜能通过滤纸，不能通过能通过滤纸，不能通过半透膜半透膜不能

4、透过滤纸、不能透过滤纸、半透膜半透膜单相体系单相体系多相体系多相体系2分散系的分散系的分类分类：按分散质粒子的大小，常把液态分散系：按分散质粒子的大小，常把液态分散系分为三类（如下表）（表分为三类（如下表）（表1-2）相相均相系统(或单相系统)非均相系统(或多相系统)系统中物理性质和化学性质完全相同的且与其他部分有明确界面分隔开来的任何均匀部分，叫做相。溶液是两种或两种以上的物质所形成的混合物，这些物质在分子层次上是均匀的，即分散程度达到分子水平。1.2 气体的计量气体的计量 1.理想气体理想气体(ideal gas)(1)压力不太高、温度不太低压力不太高、温度不太低 (2)忽略分子本身体积，

5、忽略分子间的忽略分子本身体积，忽略分子间的作用。作用。nRTpV11113314.8314.8KmolJKmolmPaRRTpMRTMmpV2.Dalton分压定律：混合气体的总压等于混合气体中各组分气体分压之和。p=p1+p2+或 p=pB British physicist and chemist John Dalton is best known for developing the atomic theory of elements and molecules,the foundation of modern physical science.John Dalton(1766-1844

6、)VnRTp,2211VRTnpVRTnpVRTnnVRTnVRTnp2121 n=n1+n2+p=p1+p2+分压的求解：x B B的摩尔分数VRTnpBBpxpnnpxnnppBBBBBBVnRTp 混合气体中某组分气体的压力，等混合气体中某组分气体的压力，等于总压乘以该组分的摩尔分数。于总压乘以该组分的摩尔分数。分压定律的应用分压定律的应用 求求 Pi、P、ni、n、xi Pi=（ni/n）P=xi P Pi/P=ni/n=xi 1-3 溶液浓度的表示方法一、物质的量物质的量：国际单位制(SI)中的基本物理量之一，表示系统中所含基本单元的数量，用符号“n”表示，单位为“mol”，叫做“摩

7、尔”。如果系统中物质B的基本单元数目与0.012kgC12的原子数目一样多，则物质B的物质的量nB就是1mol。使用物质的量及其单位摩尔时，必须注明基本单元，同样，物质的量的导出量，如浓度、摩尔质量等，也必须指出基本单元。1摩尔物质的质量。M=m/n，g/mol使用摩尔时必须指明基本单元（用元素符号或化学式注明在n后的括号内）。n(H2)=1mol 该物系含有 NA个H2 1mol H2 n(2H2)=1mol 该物系含有NA个2H2 1mol 2H2 1mol(2H2+O2=2H2O)指1mol反应。基本单元可以是分子、原子、离子、电子及其它粒子或这些粒子的特定组合。基本单元的确定方法：a.

8、由化学方程式确定：把化学（或离子）反应方程式中各物质的化学式（或离子式）的具体表达式，包括其计量系数在内作为一个整体确定为该物质的基本单元。3H2+N2=2NH3 b.根据需要先选定一物质的基本单元，再以该物质的基本单元形式配平有这种物质参加的化学反应方程式。如：1/5MnO4-+8/5H+=1/5Mn2+Fe3+4/5H2O同一物质，若基本单元不同，其物质的量的数值不同。如：18克H2O，n（H2O）=1mol ,n（1/2H2O）=2mol,n（2H2O）=0.5mol 二、溶液浓度的表示方法 1.物质的量浓度（注明基本单元）单位体积溶液中所含溶质的物质的量。2.质量摩尔浓度(与温度无关)

9、每千克溶剂(A)中所含溶质(B)的物质的量。Bmnc BVol L()/单位：BBBBBBMVcmVMmc/BBABAnmb BmMmmol()Kg -1位：3.摩尔分数 溶质(B)的物质的量占溶液物质的量的分数。4.质量分数 mmBB 溶质(B)的质量与溶液的质量之比。5.密度 =m/v (g/L or g/mL)单位体积溶液中所含溶液的质量。nnxBB1BAxx几种溶液浓度之间的关系物质的量浓度与质量分数cB、物质的量浓度与质量摩尔浓度cB、bBBBBBBBBMmMmMmmVnCBBBABBBBbbmnmnmnVnCB浓盐酸的B为37%，密度为1.19gmL-1，求：（1）c（HCl）；（

10、2）bB；9.1137100019.1%37HClHClMCHCl016.0%)371(100019.19.11AHCHClmnb欲配制c(H2SO4)=0.10mol.L-1 的硫酸溶液500mL，问应取密度为1.84kg.L-1，质量分数为96%的硫酸多少毫升？如何配制？解：已知，=1.84 kg.L-1，B=96%的硫酸溶液，其 c(H2SO4)=*/M=18.0 mol.L-1 由等物质的量规则知 n(H2SO4)稀=n(H2SO4)浓 c(H2SO4)稀 V稀=c(H2SO4)浓V浓 故 V浓=2.8ml 配制方法：取密度为1.84kg.L-1，质量分数为96%的硫酸2.8ml，在不

11、断搅拌下加入到约450ml蒸馏水中，然后稀释至500 ml,即得500ml,c(H2SO4)=0.10mol.L-1 的硫酸溶液。解：（1）例例 在在100ml水中，溶解水中，溶解17.1g蔗糖（蔗糖（C12H22O11)，溶液的密，溶液的密度为度为1.0638g/ml，求蔗糖的物质的量浓度，质量摩尔浓度，求蔗糖的物质的量浓度，质量摩尔浓度，物质的摩尔分数各是多少？物质的摩尔分数各是多少？(M C12H22O11=342)/(454.0101.11005.0)()(05.03421.17/)(1.1100638.11001.173LmolVnBcmolMmnmlmmVBBBBAB （2）)/(

12、5.01010005.0)(32kgmolmnBbOHB （3）991.055.505.055.51093.855.505.005.0)(55.502.1810022222223 OHBOHOHOHBBBOHOHOHnnnxnnnxmolMmn1-4 稀溶液的通性 溶质溶解在溶剂中形成溶液,溶液的性质已不同于原来的溶质和溶剂,这种性质上的变化可分为两类:第一类由溶质本性不同所引起。如酸碱性、导电性颜色、味道等。第二类由溶质数量不同所引起。如蒸气压、沸点、凝固点、渗透压等。稀溶液的通性（依数性）:稀溶液的某些性质只与溶质的粒子数目有关,而与溶质的本性无关,这一类性质称为稀溶液的依数性。二、稀溶液

13、的依数性1.溶液的蒸气压下降(1)纯溶剂的蒸气压 在一定温度下,溶剂表面的蒸发的蒸发速度与凝聚速度相等时，凝聚和蒸发达到动态平衡时所对应的蒸汽压力。每一种液体在一定温度下都一定的蒸气压。而且，液体的蒸汽压随温度的升高而增大。pA*(2)溶液的蒸气压p nB,nA+nB nA，因此因此 x(B)=n(B)n(A)+n(B)=n(B)n(A)p=pA0n(B)m(A)/M(A)=pA0 M(A)b(B)补补 p=k b(B)在一定温度下，难挥发非电解质稀溶液的在一定温度下，难挥发非电解质稀溶液的蒸气压下降，近似地与溶液的质量摩尔浓度成蒸气压下降，近似地与溶液的质量摩尔浓度成正比，而与溶质的种类无关

14、。这是正比，而与溶质的种类无关。这是拉乌尔定律的另一种表达形式。的另一种表达形式。2.溶液的沸点升高和凝固点降低 沸点：液体蒸气压等于外界大气压力时的温度。凝固点：物质的液相蒸气压和固相蒸气压相等时的温度,即固相和液相平衡共存时的温度。沸点升高和凝固点降低左图：3条曲线：AB（水的蒸气压曲线），AB（溶液的蒸气压曲线），AA(冰的蒸气压曲线）由上图可以看出，溶液的蒸气压下降，导致溶液的沸点升高、凝固点降低。定量关系:凝固点下降值：T f=T f 0-T fT b =k b b(B)Tf =k f b(B)b(B)沸点上升值：T b=T b-T b0 kb沸点升高常数 ;kf 凝固点降低常数 k

15、b、kf只与溶剂的性质有关，单位：0Ckg/mol 或Kkg/mol。因此，因此，难挥发难挥发非电解质非电解质稀溶液稀溶液的沸点上的沸点上升和凝固点下降与升和凝固点下降与溶液的质量摩尔浓度成正比溶液的质量摩尔浓度成正比，与溶质的本性无关。与溶质的本性无关。日常生活中的应用 如：植物为什么表现出一定的抗旱性和耐寒性？因为细胞液是溶液，溶液的蒸汽压下降(抗旱性），溶液的凝固点降低（耐寒，不致结冰冻坏）又如：冬天在汽车水箱里加少量甘油或乙二醇，防止水箱里的水结冰（防冻剂等）例题1将2.76g甘油溶于200g水中，计算溶液的凝固点约为多少？(甘油分子量为92，水的凝固点为273.00K)解：查Kf（水

16、）=1.86K.kg.mol10002009276.286.1BffbKTK279.015.086.1答：该溶液的凝固点为272.721K。KTf721.272279.0000.273（1）0.1 mol/L HAc （2）0.1 mol/L NaCl （3）1 mol/L蔗糖 （4）0.1 mol/L CaCl2 （5）0.1 mol/L葡萄糖 例2 按沸点从高到低的顺序排列下列各溶液。解：在一定体积的溶液中，粒子数目越多，即粒子浓度越大，沸点越高。电解质的粒子数目较相同浓度的非电解质多，强电解质的粒子数较相同浓度的弱电解多，因此，粒子浓度由大到小的顺序为：（3）（4）（2）（1）（5）沸点

17、顺序与此相同。（1）0.1 mol/L HAc （2）0.1 mol/L NaCl （3）1 mol/L蔗糖 （4）0.1 mol/L CaCl2 （5）0.1 mol/L葡萄糖 o 扩散现象与半透膜：（1）扩散：由于分子的热运动，只要有浓度差就有扩散现象。特点：溶质、溶剂同时进行，无方向性（2）半透膜：只能让溶剂分子通过而不允许溶质分子通过的薄膜。如：膀胱、肠衣、完整的植物根茎等。特点：溶剂运动，有方向性 （浓度小 浓度大）3、溶液的渗透压2.渗透：溶剂分子通过半透膜进入溶液的过程。（1）渗透发生条件：a.半透膜存在，b.半透膜两边溶液有浓度差。（2）渗透的结果：由于渗透作用溶液的体积增大，

18、垂直液面逐渐上升，当单位时间内溶剂分子 从两个相反方向透过半透膜的分子数目相等时达到渗透平衡。渗透压:为了阻止渗透作用而施加于溶液的最小压力称为该溶液的渗透压。蔗糖溶液蔗糖溶液纯水纯水渗透压半透膜 产生渗透压示意图产生渗透压示意图范特霍夫定律（渗透压的公式）：非电解质稀溶液的渗透压与溶液物质的量浓度(C)和温度(T)成正比,而与溶质的本性无关。即:=CRT 或:在一定温度下,非电解质稀溶液的渗透压与溶液的质量摩尔浓度(bB)成正比,而与溶质的本性无关。即:=bBRT （R=8.314JK-1mol-1）渗透作用的应用：（1）测定大分子的M(B).P14.例16（2）动植物生理：如植物体内水分传

19、导，动物溶血，输血（等渗溶液），合理施肥，淡水鱼在海水中养殖会使鱼脱水。（3）海水淡化，污水处理（反渗技术）。（4）人体发烧时需及时喝水或通过静脉注射等渗的0.9%NaCl和5%葡萄糖溶液（5）农作物施完化肥应及时浇水。界面与表面界面与表面分散系的分散度常用比表面表示，s=S/V;单位：m-1分散度与比表面表面能 1-5 胶体溶液 物体表面的粒子（分子、原子或离子）比内部粒子有更高的能量。表面粒子比内部粒子多出的这部分能量称为表面能。对一定质量的分散质来说，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不稳定体系。为使体系趋于较稳定的状态，表面能有自发降低的倾向。一般可采用两种途径：

20、一是减小表面积使表面能减小，如小液滴可自发聚集成大液滴；二是通过表面吸附其它质点来降低其表面能。任何两相界面上均存在着界面能。一、表面吸附 一种物质自动浓集到另一物质表面上的过程叫吸附。其中有吸附能力的物质称为吸附剂;被吸附的物质称为吸附质。为什么存在表面吸附？1.分子吸附分子吸附 固体吸附剂对溶液中非电解质或弱电解质分子的吸附称为分子吸附。这类吸附的一般经验规律是：相似（极性）相吸。2.离子吸附离子吸附 固体吸附剂在强电解质溶液中对溶质离子的吸附称为离子吸附。固体在溶液中的吸附（补）固体在溶液中的吸附（补）离子吸附的种类：（1)离子选择吸附:固体吸附剂有选择地吸附溶液中的某种离子,这种吸附称

21、为离子选择吸附。吸附规则:吸附剂优先选择吸附与自身组成相关或性质相似且溶液中浓度较大的离子。(2)离子交换吸附:固体吸附剂吸附一种离子的同时释放出等电量的其它同号离子的过程称为离子交换吸附。交换规则:离子电荷数越高、水合半径越小,离子交换能力越强。如AgNO3（过量）KI（适量）后，AgI固体表面选择吸附Ag+而带正电。如：交换能力 Cs+Rb+K+Na+Li+如硬水软化：阳 2RSO3H+Ca2+=(RSO3)2 Ca+2H+(除Ca2+、Mg2+)阴 RN(CH3)3OH+Cl-=RN(CH3)3 Cl+OH-(除Cl-、SO42-)土壤：施氮肥：根系分泌出H+：NH4+进入土壤溶液作为养

22、分 胶团结构式：（AgI）mnI-(n-x)K+X-xK+(AgI)m胶核胶核K+K+K+K+胶胶团团I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-K+K+K+K+K+K+K+K+胶胶粒粒胶团构造示意图Fe(OH)3mnFeO+(n-x)Cl-x+xCl-胶核胶核 电位离子电位离子 反离子反离子 反离子反离子 例：用AgNO3溶液与过量KI溶液作用制备的AgI溶胶，胶团结构式为：(AgI)mnI-(n-x)K+x-xK+例：用KI溶液与过量AgNO3溶液作用制备的AgI溶胶，胶团结构式为：(AgI)mnAg+(n-x)NO3-x+xNO3-例：例：As2S3溶胶胶团的结构式为：溶胶胶团的结构

23、式为：(As2S3)mnHS-(n-x)H+x-xH+例：硅酸溶胶的胶团结构式为：例：硅酸溶胶的胶团结构式为：(H2SiO3)mnHSiO3-(n-x)H+x-xH+(AgI)m胶核胶核胶团构造示意图胶胶团团NO3-NO3-NO3-NO3-胶胶粒粒Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+NO3-NO3-NO3-NO3-NO3-NO3-NO3-NO3-三三、溶胶的性质、溶胶的性质1、光学性质、光学性质（Tyndall现象）现象）粒子粒径大于照射光的波长时，粒子表面反射光；粒径略小于波长时，发生散射成乳光。2.动力学性质(布朗运动)电泳：电泳：在外电场作用下，胶粒向

24、电极移动的现象。3.溶胶的电学性质+-Fe(OH)3溶胶溶胶NaCl溶液溶液 胶粒带电的原因：1、胶粒在溶液中选择性吸附与胶粒组成有关的粒子。2、胶粒表面的分子电离，一种离子脱离胶粒进入溶液，另一种离子留在胶粒表面。Fe(OH)3mnFeO+(n-x)Cl-x+xCl-胶核胶核 电位离子电位离子 反离子反离子 反离子反离子 如 Fe(OH)3溶胶：电位离子:能使固体表面带电的离子称为电位离子。反离子:溶液中与电位离子带相反电荷的离子称为反离子。四、溶胶的稳定性和聚沉1.溶胶稳定性的原因溶胶稳定性的原因Brown运动和扩散作用运动和扩散作用胶粒带电胶粒带电溶剂化作用溶剂化作用2.凝结：凝结：如果

25、溶胶失去了稳定因素，胶粒相互碰撞将导致如果溶胶失去了稳定因素，胶粒相互碰撞将导致颗粒合并变大，最后以沉淀形式析出，这种过程称为凝结，颗粒合并变大，最后以沉淀形式析出，这种过程称为凝结，又称为又称为聚沉聚沉。影响溶胶聚沉的主要因素：影响溶胶聚沉的主要因素：溶胶的浓度过高溶胶的浓度过高溶胶长时间加热溶胶长时间加热加入强电解质：明矾净水加入强电解质：明矾净水 电解质聚沉能力的大小:聚沉能力主要取决于与胶粒带相反电荷的离子的价数。价数越高,聚沉能力越强。同价离子的聚沉能力随离子水化半径的增大而减小。聚沉值:使一定量的溶胶在一定时间内开始聚沉所需电解质的最低浓度。聚沉值越小,聚沉能力越强。(2)温度对溶胶稳定性的影响加热能破坏胶体的主要原因:胶粒运动加剧,碰撞机会增多。胶粒所带电量减少。(3)溶胶的相互聚沉聚沉的主要原因:胶粒所带电荷被中和。应用：、土壤中的Fe(OH)3、Al(OH)3等正电溶胶和粘土、腐殖质等负电溶胶互相聚沉，对土壤胶粒的结构有重要影响；、明矾的净水作用：明矾溶于水，水解形成Al(OH)3溶胶，结构为 Al(OH)3mn Al3+（n-x）SO42-2x+x SO42-;胶粒带正电，而天然水中的悬浮粒子一般带负电荷。第第22页页1-1第第23页页1-3、1-4、1-8