无机及分析化学(第二版)全册完整教学课件1.ppt

1、 1 绪 论 无机及分析化学 (第二版) 无机及分析化学无机及分析化学(第二版第二版)全册完整全册完整 教学课件教学课件1 2020/11/29 3 绪 论 绪绪 论论 化学的对象和任务就是寻找和认识物质的组 成和性质 。 Boyle R 化学为各种物质在原子、分子层次上变化之 科学。 唐有祺 化学是一门既原始又现代的学科。 化学是一门中心的、实用的和创造性的科学。 化学是提高人类生存质量和生存安全的有效保障。 4 绪 论 化学是一门既原始又现代的学科化学是一门既原始又现代的学科 化学和人类的生活密切相关化学和人类的生活密切相关 人类第一次认识和利用的化学反 应燃烧,利用燃烧制作了陶器、冶 炼

2、了青铜。 炼丹家使用了燃烧、煅烧、蒸馏、 升华等学基本操作。 造纸、染色、酿造、火药发明无 一不是经历无数化学反应的结果。 5 绪 论 18世纪未，化学实验室开始有了较精密的天平， 使化学科学从对物质变化的简单定性研究进入 到精密的定量研究。 相继发现 质量守恒定律 定组成定律 倍比定律 6 绪 论 19世纪初，道尔顿(J.Daltan)和阿佛加德罗分 别创立了原子论和原子论-分子论。 7 绪 论 19 世纪下半叶，热力学理论引入化学，从宏 观角度解决了化学平衡的问题。生产酸、碱、合 成氨、染料以及其它有机化合物，形成无机化学、 分析化学、有机化学和物理化学四大基础学科。 8 绪 论 20世纪

3、是化学取得巨大成就的世纪，化学 的研究对象从微观世界到宏观世界，从人类社 会到宇宙空间不断地发展。 20世纪生命化学的崛起给古老的生物学注 入了新的活力。 在新世纪中，化学必将给人类社会的进步 起到越来越重要的作用。 9 绪 论 化学是一门中心的科学化学是一门中心的科学 在自然科学中，化学与物理学为各种物质在自然科学中，化学与物理学为各种物质 及其运动之核心科学，是自然科学之轴心。及其运动之核心科学，是自然科学之轴心。 化学是在原子、分子水平上研究物质的组成、化学是在原子、分子水平上研究物质的组成、 结构和性能以及相互转化的学科。作为自然结构和性能以及相互转化的学科。作为自然 科学中的一门基础

4、学科，化学是促进当代科科学中的一门基础学科，化学是促进当代科 学技术进步和人类物质文明飞速发展的基础学技术进步和人类物质文明飞速发展的基础 和动力。和动力。 10 绪 论 化学是一门实用的科学化学是一门实用的科学 人类之衣、食、住、行和娱乐无不与化学有人类之衣、食、住、行和娱乐无不与化学有 关。关。 当前一些重大的工业过程基本上都基于化学当前一些重大的工业过程基本上都基于化学 过程。过程。 世界专利发明中有世界专利发明中有20%20%以上与化学有关。以上与化学有关。 发达国家从事研究与开发的科研人员中，化学与发达国家从事研究与开发的科研人员中，化学与 化工专家占一半左右。化工专家占一半左右。

5、化工产品的产值和出口比例在国民经济中一化工产品的产值和出口比例在国民经济中一 直保持着领先地位。直保持着领先地位。 11 绪 论 化学是提高人类生存质量化学是提高人类生存质量 和生存安全的有效保障和生存安全的有效保障 生产环境友好的生物肥料和生物农药。 研究对环境无害的化学品、生活用品、生产方式。 提出优化环境建立洁净生活空间的途径。 发展新能源和资源的合理开发和高效安全利用。 提供电子信息材料、生物医用材料、新型能源材料、 生态环境材料和航空航天材料。 从分子水平了解病理过程，提出检测方法，建议预 防途径。 创造和研究包括基因疗法在内的新药物和新方法 揭示中药的有效成分和多组分药物的协同作用

6、机理。 12 绪 论 目 录 第一章 物质的聚集状态（4） 第二章 化学反应的一般原理（8） 第三章 定量分析基础（4） 第四章 酸碱平衡与酸碱滴定（8） 第五章 沉淀溶液平衡与沉淀滴定法（4） 第六章 氧化还原平衡与氧化还原滴定法（8） 第七章 物质结构基础（10） 第八章 配位化合物与配位滴定（8） 13 绪 论 第九章 仪器分析法选介（6） 第十章 元素化学（0） 第十一章 复杂物质的分离与富集（0） 第十二章 化学信息的网络检索（0） 14 绪 论 本本课程课程的学习内容的学习内容 1.从宏观上介绍分散体系(稀溶液，胶体)的 基本性质和化学反应的基本原理(能量变化， 反应速度，反应方向

7、，反应的平衡移动) 2.从微观上介绍物质结构（原子，分子，晶 体）的基本知识 3.阐述在科学研究中定量分析的原理，溶液 中的化学平衡以及在滴定分析中的应用， 介绍常用的仪器分析的方法 4.介绍重要元素及其化合物 15 绪 论 教学的目的教学的目的： 传授基础的和前沿的知识 ， 传授获取知识的思想和方法。 通过本课程的学习，培养：通过本课程的学习，培养： 创新意识和科学品质 继续学习的能力、 表达和应用知识的能力、 发展和创造知识的能力。 16 绪 论 学习目的学习目的 了解当代化学学科的概貌了解当代化学学科的概貌 用化学的观点分析、认识生活和工作中的化学问题用化学的观点分析、认识生活和工作中的

8、化学问题 学习内容学习内容 理论化学理论化学 应用化学应用化学 实验化学实验化学 学习要求学习要求 辨证的思维辨证的思维 发展的眼光发展的眼光 实践的方法实践的方法 17 绪 论 学习方法学习方法 课前:预习-(带着问题，培养自学能力) 课内:听课与笔记(采用系统学习法) 课后:总结与复习(采用结构学习法) 作业:每章上完后,下节课交 18 绪 论 课程评价课程评价 平时成绩(40%) 到课率+作业+平时测验 期末成绩(60%) 19 绪 论 主要参考书：主要参考书： 1、无机及分析化学无机及分析化学（第四版），南京大学主编，高（第四版），南京大学主编，高 等教育出版社。等教育出版社。 2、无

9、机及分析化学教程无机及分析化学教程，倪静安主编，高等教育出，倪静安主编，高等教育出 版社。版社。 3、大学化学大学化学，傅献彩主编，高等教育出版社。，傅献彩主编，高等教育出版社。 习题集：习题集： 1、无机及分析化学学习指导无机及分析化学学习指导 浙江大学化学系编浙江大学化学系编 2、普通化学习题解答普通化学习题解答 20 绪 论 网络化学化工信息检索网络化学化工信息检索 科技文献的检索 : 1、CNKI全文期刊数据库中国期刊全文数据库 2、维普中文科技期刊数据库 3、Elsevier期刊全文数据库 4、美国化学文摘http:/www.cas.org 5、美国科学引文索引Science Cit

10、ation Index： 图书馆：Web of Science 21 绪 论 和化学学科相关的网站和化学学科相关的网站 中国生物信息网 http:/www.biosino.org 由中国科学院上海生命科学研究院信息中心建立 中国医药信息网 中国材料研究学会 http:/www.c- 资源环境学科信息门户网站 生命科学学科信息门户网站 22 第一章第一章 溶液和胶体溶液和胶体 23 1.1 分散系分散系 1.2 气体气体 1.3 溶液浓度的表示方法溶液浓度的表示方法 1.4 稀溶液的通性稀溶液的通性 1.5 胶体溶液胶体溶液 1.6 高分子溶液和乳浊液高分子溶液和乳浊液 24 学习要求学习要求

11、1.了解分散系的分类及主要特征。 2.掌握理想气体状态方程式和气体 分压定理。 3.掌握溶液浓度的表示方法。 4.掌握稀溶液的通性及其应用。 5.理解胶体的基本概念、结构及其性质。 6.了解高分子溶液、表面活性物质、乳 浊液的基本概念和特征。 25 1.1 1.1 分散系分散系 分散系分散系（disperse system）:颗粒大小不等颗粒大小不等,形状不同形状不同 的物体分散在均匀介质中所形成的体系的物体分散在均匀介质中所形成的体系. 分散质分散质（dispersed phase）:被分散的物质，粒子间被分散的物质，粒子间 有间隔，或称不连续相，相当于溶液中的溶质有间隔，或称不连续相，相当

12、于溶液中的溶质; 分散介质分散介质（dispersion medium）:容纳分散质的均匀容纳分散质的均匀 介质，或称连续相，相当于溶液中的溶剂介质，或称连续相，相当于溶液中的溶剂. 26 分散介质分散介质 分散相分散相 名称名称 实例实例 气气 气气 液液 固固 气溶胶气溶胶 空气、家用煤气空气、家用煤气 云、雾云、雾 烟烟, 粉末粉末 液液 气气 液液 固固 泡沫泡沫 乳状液乳状液 液溶胶液溶胶 泡沫泡沫, 汽水汽水 金溶胶金溶胶, 油墨油墨, 泥浆泥浆 牛奶牛奶, 含水原油含水原油 固固 气气 液液 固固 固溶胶固溶胶 泡沫塑料泡沫塑料 珍珠珍珠, 蛋白石蛋白石 有色玻璃有色玻璃, 某些

13、合金某些合金 按聚集状态分类的各种分散系按聚集状态分类的各种分散系 27 世界最轻固体气凝胶世界最轻固体气凝胶：（每升：（每升3克）克） 气凝胶是一种世界上 最轻的固体，可以经 受住1公斤炸药的爆炸 威力，让你远离1300 摄氏度以上喷灯的高 温。从下一代网球球 拍到执行火星探险任 务的宇航员所穿的超 级隔热太空服，科学 家们正在努力探索这 种物质的新用途。 28 气凝胶具有超强的隔热效果 它是将硅土胶体吸干水分后 用二氧化碳等气体注入。它 能够承受1公斤的炸药爆炸产 生的威力，以及吹管吹出的 1300摄氏度以上的高温。这 种物质既可以隔绝极端高温， 又可以吸收污染物如原油。 10年前美国宇航

14、局开始对这 种物质感兴趣， 美国国家 航空和宇宙航行局（NASA） 早就用这种物质来制作宇航 服，这种新材料能够从水中 清除铅和水银，还能够吸取 溅落的油滴。 29 星尘号探测器携带的气凝胶所捕捉到的彗星尘埃 尽管气凝胶属 于一种固体，但 这种物质99%是由 气体构成，这使 得它外观看起来 像云一样。研究 人员认为，一些 形式的由铂金制 成的气凝胶能用 于加速氢的产生。 这样的话，气凝 胶就能用来生产 以氢为基础的燃 料。 30 引言引言 溶液溶液(或或真溶液真溶液): 分散质粒子直径分散质粒子直径小于小于1nm, 均相系均相系 统统, 透明透明, 不能发生光的散射不能发生光的散射, 扩散速度

15、快扩散速度快, 为热力学为热力学 稳定状态稳定状态. 胶体分散系统胶体分散系统 : 分散质在某方向上的直径在分散质在某方向上的直径在 1100nm之间之间,可透明或不透明可透明或不透明, 均可发生光散射均可发生光散射, 胶胶 体粒子扩散速率慢体粒子扩散速率慢, 不能透过半透膜不能透过半透膜, 有较高的渗透有较高的渗透 压压. 粗分散系统粗分散系统: 分散相粒子在某方向上的直径分散相粒子在某方向上的直径大于大于 100nm,如悬浮液如悬浮液, 乳状液乳状液, 泡沫泡沫, 粉尘等粉尘等. 与胶体有许与胶体有许 多共同特性多共同特性. 按分散质粒子大小分类的各种分散系 31 应用相的概念需区分：应用

16、相的概念需区分： * *相与聚集态不同；相与聚集态不同； 相：相： 系统可分为系统可分为: : 单相（均单相（均 匀）系统；多相（不均匀）系统。匀）系统；多相（不均匀）系统。 相与相之间有明确的界面。相与相之间有明确的界面。 系统中任何物理和化学性质完全相同的部分。系统中任何物理和化学性质完全相同的部分。 * *相数与物质种类数；相数与物质种类数； * *相与界面的关系。相与界面的关系。 32 1.2 1.2 气体气体 1.2.1 1.2.1 理想气体状态方程式理想气体状态方程式 ( ideal or perfect gas equation ) p为气体的压力，SI单位为Pa； V为气体的体

17、积，SI单位为为m3； n为物质的量，SI单位为mol； T为气体的热力学温度，SI单位为K； R为气体常数，8.314J.mol-1.K-1 pVnRT 33 理想气体：一种假想的气体。 真实气体，特别是非极性分子或极性小的分子，在 压力不太高，温度不太低的情况下，若能较好地服从理想 气体状态方程，则可视为理想气体。 例例1-1 某氢气钢瓶容积为50.0 L, 25.0 时，压力为500k Pa， 计算钢瓶中氢气的质量。 解：根据理想气体方程式 mol 1 .10 298.15KKmolm8.314Pa m100 .50Pa500000 1 -1 -3 3-3 RT pV n mol 1 .

18、10 298.15KKmolm8.314Pa m100 .50Pa500000 1 -1 -3 3-3 RT pV n mol 1 .10 298.15KKmolm8.314Pa m100 .50Pa500000 1 -1 -3 3-3 RT pV n 钢瓶中氢气的质量为：10.1 mol2.01 g mol-1 =20.3 g 34 1.2.2.1.2.2. 分压定律分压定律 分压:在相同温度时，某组分气体单独占有混合气体 总体积时的压力。 道尔顿（Dalton）分压定律： 或 推论： , 两式相除,可得, 或 表明混合气体组分B的分压等于组分B的摩尔分数与混合 气体总压之乘积。 n PPP

19、P. 21 B PP V RT np BB V RT np BB V RT np n n p p BB p n n pB B 35 在同温同压的条件下，气态物质的量与它的体积成 正比，因此混合气体中组分气体B的体积分数等于 物质B的摩尔分数，即 所以, 例例1-2 冬季草原上的空气主要含氮气(N2)、氧气 （O2）和氩气（Ar）。在压力为9.7104 Pa及温 度为-22 时，收集的一份空气试样经测定其中氮 气、氧气和氩气的体积分数依次为0.780、0.21、 0.010。计算收集试样时各气体的分压。 解： p(N2) = 0.78 p = 0.789.7104 Pa = 7.6104 Pa

20、p(O2) = 0.21 p = 0.219.7104 Pa =2.0104 Pa p(Ar) = 0.01 p = 0.019.7104 Pa =0.97104 Pa n n V V BB p V V p B B 36 1.3 1.3 溶液浓度的表示方法溶液浓度的表示方法 名称 数学表达式 单位 物质的量浓度 molL-1 质量分数 量纲为1 质量摩尔浓度 molkg-1 物质的量分数 量纲为1 ( ) ( ) n B c B V ( ) B m w B m () () n B x B n A B B m n b 37 1.3.1 物质的量浓度 CB 物质的量浓度 ，单位为mol L-1。

21、nB 物质B的物质的量，单位为mol。 V 混合物的体积，单位为L 。 V n c B B 38 注意注意：使用物质的量单位使用物质的量单位molmol时，要指明物时，要指明物 质的基本单元。质的基本单元。 例： c(KMnO4) = 0.10 mol L1 c(1/5KMnO4) = 0.10 mol L1 的两种溶液。 两种溶液浓度数值相同，但是，它们所表示1 L溶液中所含KMnO4的物质的量n是不同的，前 者为0.10mol， 后者为0.10/5=0.02mol。 39 例如例如c(H2SO4)=0.10mol L-1 c(1/2H2SO4)=0.10mol L-1的两个溶液，的两个溶液

22、， 它们所表示它们所表示1 L溶液中所含溶液中所含H2SO4的质量的质量: 分别为分别为9.8g 与与4.9g。 c(H2SO4)=0.10mol L-1 c(1/2H2SO4)=？ 0.20mol L-1 40 1.3.2 质量摩尔浓度 bB 质量摩尔浓度，单位为mol Kg-1。 nB 溶质B的物质的量，单位为mol。 mA 溶剂的质量，单位为kg。 A B B m n b 41 1.1.3.3 3.3 摩尔分数摩尔分数 nBB的物质的量，SI单位为mol； n 混合物总的物质的量，SI单位为mol ； 量纲为1。 n nB B B 42 两组分的溶液系统两组分的溶液系统 ： 溶质B的量分

23、数: 溶剂A的量分数: 任何一个多组分系统，则 BA B B nn n BA A A nn n 1 BA 1 i 43 1.1.3.4 3.4 质量分数质量分数 mB 物质B的质量； m 混合物的质量； wB 物质B的质量分数，量纲为1。 m m w B B 44 例1-3 求 (NaCl) =10 %的NaCl水溶液中溶质和溶剂 的 摩尔分数。 解：根据题意，100 g溶液中含有NaCl 10 g， 水 90g。即 m(NaCl) = 10 g, 而m(H2O) = 90 g 因此 030. 0 5.0)mol(0.17 mol17. 0 )(H(NaCl) NaCl)( NaCl)( 2

24、Onn n mol0 . 5 mol18.0g g90 O)H( O)H( O)(H mol17. 0 molg58 g10 NaCl)( NaCl)( NaCl)( 1 - 2 2 2 1 - M m n M m n B 97. 0 5.0)mol(0.17 mol0 . 5 )(H(NaCl) O)H( O)H( 2 2 2 Onn n 45 1.1.3.5 3.5 几种溶液浓度之间的关系几种溶液浓度之间的关系 1. 物质的量浓度与质量分数物质的量浓度与质量分数 cB 溶质B的量浓度; 溶液的密度; wB溶质B的质量分数; MB 溶质B的摩尔质量。 B B B B B B B BB B /

25、M w mM m mM m VM m V n c 46 2 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B的量浓度; 溶液的密度; m 溶液的质量; nB 溶质B的物质的量。 m n m n V n c BBB B / 47 B A BB B b m n m n c BB bc 若该系统是一个两组分系统，且B组分的含量较 少，则溶液的质量m 近似等于溶剂的质量 mA， 上式可近似成为： 若该溶液是稀的水溶液，则： 48 1.1.4 4 稀溶液的通性稀溶液的通性 溶液有两大类性质： 1.与溶液中溶质的本性有关与溶液中溶质的本性有关：颜色、比重、酸碱 性和导电性等 2.与溶液

26、中溶质的独立质点数有关与溶液中溶质的独立质点数有关 如溶液的蒸气压、凝固点、沸点和渗透压等。 49 1、蒸气压下降（The lowering of the vapor pressure) 2、沸点上升 (The elevation of the boiling point) 3、凝固点降低 (The depression of the freezing point) 4、渗透压 (The phenomenon of osmotic pressure) 难挥发的非电解质稀溶液难挥发的非电解质稀溶液有一定的共同性共同性和 规律性规律性。该类性质称为稀溶液的通性通性，或称为 依数性依数性。包括四个方

27、面： 50 1.1.4.1 4.1 溶液蒸气压的下降溶液蒸气压的下降 饱和蒸气压饱和蒸气压 (po) （saturated vapor pressure） 将一种纯液体（纯溶剂）置于一个密封容器中， 当蒸发为气态的溶剂粒子数目与气态粒子凝聚成液 态的溶剂粒子数目相等时，这时液体上方的蒸气所 具有的压力 。 温度升高，蒸气压增大 蒸气压温度曲线 51 固体也有饱和蒸气压。如干冰、萘、碘等固体，蒸气 压很大，可直接由固体变成气体（升华）。 饱和蒸气压与物质的种类有关。有些物质的蒸气压很 大，如乙醚、汽油等，有些物质的蒸气压很小，如甘油、 硫酸等。 蒸气压的大小，与液体分子间的吸引力有关，吸引 力越

28、大，蒸气压越小。 极性分子的吸引力强，蒸气压小。非极性分子的吸 引力小，蒸气压大。 分子量越大，分子间的作用力越强，蒸气压越小。 52 溶液的饱和蒸气压溶液的饱和蒸气压: : 指的是溶液中，作为溶剂的那种物质，所具有的 饱和蒸气压（分压力）。 溶液的饱和蒸气压同样与温度密切相关： 溶液的蒸气压下降溶液的蒸气压下降 同一温度下，溶液 的蒸气压比纯溶剂的蒸 气压要小，它们之间的 差值，叫“溶液的蒸气 压下降”。 53 溶液的蒸气压下降溶液的蒸气压下降 当溶质分散于溶剂 之中，溶液表面的部分 位置，被溶质分子所占 据，使得单位表面所能 逸出的溶剂的分子个数 减少，因此溶液蒸气压 较之纯溶剂有所降底。

29、 54 水自动转移到糖水中去, 为什么? 这种转移, 只能通过蒸气来进行. 因此, 要研究蒸气的行为, 才能弄清楚问题的实 质. 55 法国物理学家拉乌尔法国物理学家拉乌尔( (F FM MRoult)Roult)在在18871887年总结年总结 出一条关于溶液蒸气压的规律。出一条关于溶液蒸气压的规律。 p = p0 xA p 溶液的蒸气压，单位为Pa； p0 溶剂的饱和蒸气压，单位为Pa； xA 溶剂的摩尔分数。 56 由于 xA+ xB= l，即 xA= lxB， 所以 p = p0(1xB)= p0p 0 xB p0 p = p 0 xB p = p0 p = p 0 xB p溶液蒸气压

30、的下降值，单位为Pa； xB 溶质的摩尔分数。 结论结论 : 在一定温度下，难挥发非电解质稀溶液的蒸在一定温度下，难挥发非电解质稀溶液的蒸 气压的下降值与溶质的摩尔分数成正比。气压的下降值与溶质的摩尔分数成正比。拉乌拉乌 尔定律尔定律 57 1.4.2 溶液沸点的升高和凝固点下降溶液沸点的升高和凝固点下降 1. 1. 溶液的沸点上升溶液的沸点上升 沸点沸点： 液体蒸气压与外界压力相等时的温度。 难挥发物质的溶液的沸点总 是高于纯溶剂的沸点，二者 之差为： Tb = Tb T0 = kbbB kb称为溶剂的摩尔沸点上升 常数，单位为K kg mol-1。 p T 溶剂 溶液 101.325kPa

31、 T0 Tb p 质点数质点数 1 NaCl 2 Na2SO4 3 74 i1个溶质分子能离解的质点的数目个溶质分子能离解的质点的数目 p14表表1-4 NaCl和和HAc溶液的凝固点下降溶液的凝固点下降 p = i p o B Tf iKfbB Tb =i KbbB = icBRT 一般溶液的依数性为一般溶液的依数性为 75 电解质溶液的依数性取决于溶质分子、离子的总组量 度，稀溶液通性所指定的定量关系不再存在,但可以比 较大小。 选择题 1. 下列溶液浓度相同,沸点最高的是 （ ） A. C6H12O6 B. H3BO3 C. KCl D. BaCl2 2称取同样质量的两种难挥发的电解质A

32、和B,分别溶解在1升水中, 测得A 溶液的凝固点比B溶液的凝固点低，则 （ ） A. B的分子量小于A的分子量 B. A的分子量和B的分子量相同 C. B的分子量大于A的分子量 2. C 1、D 76 将淡水鱼放人海水中由于其细胞液浓度较低，因 而渗透压较小。它在海水中就会因细胞大量失去 水分而死亡。 人体发高烧时，需要及时喝水或通过静脉注射与 细胞液等渗的生理盐水和葡萄糖溶液以补充水分 。 反渗透反渗透 ：在渗透压较大的溶液一边加上比其渗透 压还要大的压力，迫使溶剂从高浓度溶液处向低 浓度处扩散，从而达到浓缩溶液的目的。 渗透压的应用渗透压的应用 77 1.1.5 5 胶体溶液胶体溶液 溶胶

33、溶胶: : 高度分散的多相系统高度分散的多相系统, , 分散相与分散介质之间分散相与分散介质之间 亲和力较弱亲和力较弱, , 有很大的相界面有很大的相界面, , 很高的表面能很高的表面能, , 能自能自 动聚集成大颗粒动聚集成大颗粒, , 自动吸附某种离子而带电自动吸附某种离子而带电, , 是热力是热力 学不稳定系统学不稳定系统. . 液溶胶传统上称憎液溶胶液溶胶传统上称憎液溶胶. .如如Fe(OH)3 胶体和胶体和As2S3胶体胶体. 高分子溶液高分子溶液: : 由于高分子以分子形式溶于介质中由于高分子以分子形式溶于介质中, , 分分 散相与分散介质之间没有相界面散相与分散介质之间没有相界面

34、, , 大多是均相的热力大多是均相的热力 学稳定系统学稳定系统. . 传统上称亲液溶胶传统上称亲液溶胶. .如如淀粉溶液和蛋白质淀粉溶液和蛋白质 溶液等。溶液等。 78 1.1.5.1 5.1 分散度和表面吸附分散度和表面吸附 1.比表面积比表面积 分散系的分散度(dispersion degree) 常用比表面积比表面积 来衡量。 s = S/V s 分散质的比表面积，单位是m-1； S 分散质的总表面积，单位是m2； V 分散质的体积，单位是m3。 单位体积的分散质表面积越大，即分散质的颗粒越小, 则比表面积越大，体系的分散度越高。 79 2 2表面吸附表面吸附 内部质点:同时受到各个方

35、向并且大小相近的作用力， 它所受到的总的作用力为零。 物质表面的质点:受到的来自 各个方向的作用力的合力就 不等于零。 表面能：表面质点比内部质 点所多余的能量。 减少表面能的方法：吸附其 他物质、减少表面积。 80 1.1.5.2 5.2 胶团结构胶团结构 溶胶具有扩散双电层结构 扩散层扩散层 吸附层吸附层 Cl Cl Cl Cl Cl Cl FeO FeO FeO FeO FeO FeO FeO FeO Cl Cl Fe(OH)3m 胶核 电位离子 反离子 反离子 吸附层吸附层 扩散层扩散层 胶团胶团 ClCl)(FeOFe(OH)3xxnn x m 81 (AgI)m nAg (nx)N

36、O3x+ xNO3 胶核 电位离子 反离子 反离子 吸附层 扩散层 胶粒 胶团 过量的稀AgNO3与稀KI溶液反应制备的AgI溶胶 AgI胶团结构简式： 82 胶团结构式胶团结构式 氢氧化铁氢氧化铁 (Fe(OH)3)m nFeO+ (nx)Clx+ xCl 三硫化二砷三硫化二砷 (As2S3)m nHS (nx)H+x xH+ 硅胶硅胶 (H2SiO3)m nHSiO3 (nx)H+x xH+ 83 1.5.3 胶体溶液的性质胶体溶液的性质 光学性质 溶胶的动力学性质 溶胶的电学性质 胶 体 溶 液 的 性 质 84 1.1.溶胶的光学性质溶胶的光学性质 丁铎尔效应：由于溶胶的高度分散性和多

37、相不均匀性丁铎尔效应：由于溶胶的高度分散性和多相不均匀性, , 当一束波长大于溶胶分散相粒子尺寸的入射光照射到当一束波长大于溶胶分散相粒子尺寸的入射光照射到 溶胶系统溶胶系统, , 可发生散射现象丁铎尔现象可发生散射现象丁铎尔现象. . 透 镜 透 镜 溶胶溶胶 丁铎尔效应丁铎尔效应 光光 源源 85 86 产生原因产生原因： 光线照射到物体表面时，可能产生两种情况： （1）颗粒的直径远远大于入射光的波长，此时入射 光被完全反射； （2）物质的颗粒直径比入射波长小的话，则发生光 的散射作用而出现丁达尔现象。 因为溶胶的粒子直径在1一100nm，而一般可 见光的波长范围在400一760nm。 8

38、7 2. 2. 溶胶的动力学性质溶胶的动力学性质 布朗布朗(Brown)(Brown)运动运动: : 溶胶中的分散相粒子的不停息的和无规溶胶中的分散相粒子的不停息的和无规 则的运动则的运动. . 这种现象是植物学家这种现象是植物学家(Brown)(Brown)于于18271827年首先从水中年首先从水中 悬浮花粉的运动中观察到的悬浮花粉的运动中观察到的. . 用超显微镜可以观察布朗运动用超显微镜可以观察布朗运动. . 分散介质分子处于无规则的热运动状态分散介质分子处于无规则的热运动状态, , 从各个方向不断撞击分散相粒子从各个方向不断撞击分散相粒子. . 布朗运动是布朗运动是 分子热运动的必然

39、结果分子热运动的必然结果, , 是胶体粒子的热运动是胶体粒子的热运动. . 88 布朗运动布朗运动 89 3.3.溶胶的电学性质溶胶的电学性质 电泳电泳: (electrophonesis) :在外电场作用 下, 胶体粒子在分散介质中定向移动的 现象. 电泳现象表明胶体粒子是带电的. NaCl 溶液溶液 Fe(OH)3 溶胶溶胶 + 电泳示意图电泳示意图 图中Fe(OH)3 溶胶在电场作用下 向阴极方向移动, 证明Fe(OH)3的胶 体粒子是带正电荷的. 90 溶胶粒子带电的主要原因溶胶粒子带电的主要原因 吸附作用：氢氧化铁溶胶，由于Fe(OH)3 对FeO+的吸附因而溶胶带正电。 电离作用

40、：硅胶粒子带电就是因为H2SiO3 电离形成HSiO3- 或SiO32-，并附着在表面而带 负电。 H2SiO3HSiO3- + H+ SiO32- + 2H+ 91 氢氧化铁、三硫化二砷和硅胶的胶团结构式 可表示如下: (Fe(OH)3)m nFeO+ (n-x)Cl-x+ xCl- (As2S3)m nHS- (n-x)H+x- xH+ (H2SiO3)m nHSiO3- （n-x）H+X- xH+ 注意 :在制备胶体时,一定要有稳定剂存在。 通常稳定剂就是在吸附层中的离子 92 1.1.5.4 5.4 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 溶胶是热力学不稳定系统. 但

41、有些溶胶却能在 相当长时间里稳定存在.例如法拉弟制备的金溶胶 静置数十年才聚沉于管壁上. 为此人们提出了多 种理论进行解释。 动力学稳定性：布朗运动 聚结稳定性： 胶粒的双电层结构 溶剂化膜 93 2. 溶胶的聚沉 聚沉(coagulation) ：胶体分散系中的分散质从分 散剂中分离出来的过程。 影响溶胶聚沉的因素主要有： （1）电解质对溶胶的聚沉作用 （2）溶胶的互聚 （3）长时间加热 三种溶胶聚沉三种溶胶聚沉. (左左)Al(OH)3; (中中)Fe(OH)3; (右右)Cu(OH)2 94 电解质对溶胶的聚沉作用电解质对溶胶的聚沉作用 相反离子起作用 电解质的聚沉能力聚沉能力，用聚沉值

42、聚沉值的大小来表示。 聚沉值聚沉值 指一定时间内，使一定量的溶胶完全聚指一定时间内，使一定量的溶胶完全聚 沉所需要的电解质的最低浓度。沉所需要的电解质的最低浓度。 电解质的聚沉值大电解质的聚沉值大 ，聚沉能力小，聚沉能力小 。 电解质的聚沉值小，聚沉能力大电解质的聚沉值小，聚沉能力大 。 例：Fe(OH)3正溶胶： 聚沉能力：K3Fe(CN)6MgSO4AlCl3 95 对对As2S3负溶胶聚沉能力：负溶胶聚沉能力： AlCl3MgSO4K3Fe(CN)6 对带负电溶胶 ： 聚沉能力：Rb+K+Na+Li+ 结论结论 （1）与胶粒所带电荷相反的离子电荷越高， 对溶胶的聚沉作用就越大。 （2）随

43、着离子半径的减小，离子的聚沉能 力减弱。 96 溶胶的互聚溶胶的互聚 两种带有相反电荷的溶胶按适当比例相互混合， 溶胶同样会发生聚沉。 例： 明矾净水作用。 天然水中胶态的悬浮物大多带负电，明矾在 水中水解产生的Al(OH)3溶胶带正电，它们相互聚 沉而使水净化。 97 1.1.6 6 高分子溶液和乳浊液高分子溶液和乳浊液 1.6.1 高分子溶液 相对分子量大于104，蛋白质、核酸、DNA; 合成橡胶、合成塑料、 1.高分子溶液的特性特性 （1）不能透过半透膜、扩散速度慢等。 （2）高分子溶液是一种热力学稳定体系。 （3）溶解的可逆性。 （4）高分子溶液具有一定的抗电解质聚沉能力 。 98 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 在高分子溶液中在高分子溶液中 加入少量电解质不会聚沉。加入少量电解质不会聚沉。通过加入大通过加入大 量电解质使高分子化合物聚沉的作用称为量电解质使高分子化合物聚沉的作用称为盐析盐析。盐析除中和。盐析除中和 高分子化合物所带的电荷外，重