物质的聚集状态 (2)幻灯片.ppt

物质的聚集状态1第1页，共61页，编辑于2022年，星期日学习要求学习要求 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.掌握稀溶液的通性及其应用。4.熟悉胶体的基本概念、结构及其性质等。5.了解高分子溶液、表面活性物质、乳浊液 的基本概念和特征。无机及分析化学 第一章2第2页，共61页，编辑于2022年，星期日分散系（分散系（disperse systemdisperse system）:由一种或多种物质由一种或多种物质 分散在另一种物质中形成的混合体系。分散在另一种物质中形成的混合体系。分散相(dispersion phase)分散系 分散介质(dispersion medium)分散相和分散介质以是固体、液体或气体。1.1 1.1 分散系分散系无机及分析化学 第一章3第3页，共61页，编辑于2022年，星期日表表 1-1 1-1 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 分分 散散 质质 分分 散散 剂剂 实实 例例 气气 气气 空气、家用煤气空气、家用煤气 液液 气气 云、雾云、雾 固固 气气 烟、灰尘烟、灰尘 气气 液液 泡沫、汽水泡沫、汽水 液液 液液 牛奶、豆浆、农药乳浊液牛奶、豆浆、农药乳浊液 固固 液液 泥浆、油漆、墨水泥浆、油漆、墨水 气气 固固 泡沫塑料、木炭、浮石泡沫塑料、木炭、浮石 液液 固固 肉冻、硅胶、珍珠肉冻、硅胶、珍珠 固固 固固 红宝石、合金、有色玻璃红宝石、合金、有色玻璃 无机及分析化学 第一章4第4页，共61页，编辑于2022年，星期日无机及分析化学 第一章表表 1-2 1-2 按分散相粒子大小分类的各种分散系按分散相粒子大小分类的各种分散系分散相分散相 分散系类型分散系类型 分散相分散相 主要性质主要性质 粒子直径粒子直径/nm/nm1 100 100 乳浊液乳浊液分子的大集合体分子的大集合体 多相多相,不稳定不稳定,扩散很慢扩散很慢 悬浮液悬浮液颗粒不能透过滤纸颗粒不能透过滤纸胶胶体体分分散散系系溶溶液液粗粗分分散散系系5第5页，共61页，编辑于2022年，星期日相相：系统中任何一个均匀的部分称为一个相，在同：系统中任何一个均匀的部分称为一个相，在同 一相内具有相同的物理性质和化学性质。一相内具有相同的物理性质和化学性质。单相系统：只含有一相，是均匀的。单相系统：只含有一相，是均匀的。多相系统：多于一相的系统叫多相系统：多于一相的系统叫多相多相系统。系统。说明：相与组分不同，相与物态不同，通常两相说明：相与组分不同，相与物态不同，通常两相 之间有明确的界面分开之间有明确的界面分开 l气态混合物均为一（气态混合物均为一（单）相单）相。液态混合物视互溶。液态混合物视互溶 与否分一、二、三相。与否分一、二、三相。l 固态混合物有多少种纯固体物质，即有多少相。固态混合物有多少种纯固体物质，即有多少相。无机及分析化学 第一章6第6页，共61页，编辑于2022年，星期日1.21.2气体气体1.2.1 1.2.1 理想气体状态方程理想气体状态方程 p气体的压力气体的压力 ，单位为，单位为Pa V 气体的体积，单位为气体的体积，单位为m3n 气体的物质的量，单位为气体的物质的量，单位为mol R 摩尔气体常数，摩尔气体常数，8.314Jmol-1L-1 T 气体的热力学温度，单位为气体的热力学温度，单位为K 压力不太高、温度不太低，体积和分压力不太高、温度不太低，体积和分子间的作用力可以忽略子间的作用力可以忽略适用条件适用条件无机及分析化学 第一章7第7页，共61页，编辑于2022年，星期日1.2.2 1.2.2 道尔顿分压定律道尔顿分压定律由于在通常条件下，气体分子间的距离大，分子间的作由于在通常条件下，气体分子间的距离大，分子间的作用力很小，所以气体具有两大特征，即用力很小，所以气体具有两大特征，即扩散性和可压缩扩散性和可压缩性，性，任何气体都可以均匀充满它所占据的容器。任何气体都可以均匀充满它所占据的容器。如果将几种彼此不发生化学反应的气体放在同一容器中，如果将几种彼此不发生化学反应的气体放在同一容器中，各种气体如同单独存在时一样充满整个容器。各种气体如同单独存在时一样充满整个容器。分分压压力力：在在相相同同温温度度下下，混混合合气气体体中中某某组组分分气气体体单单独独占占有有混合气体的容积时所产生的压力。混合气体的容积时所产生的压力。无机及分析化学 第一章8第8页，共61页，编辑于2022年，星期日分压定律分压定律(lawofpartialpressure):):混合气体混合气体 的总压等于组成混合气体的各组分的总压等于组成混合气体的各组分 气体的分压之和。气体的分压之和。p气体的总压气体的总压 pB组分气体组分气体B的分压的分压 (1-2)无机及分析化学 第一章9第9页，共61页，编辑于2022年，星期日(1-2a)(1-2b)两式相除，得两式相除，得(1-3)将组分气体将组分气体B B的摩尔分数的摩尔分数xB=nB/n代入代入，得，得(1-4)无机及分析化学 第一章10第10页，共61页，编辑于2022年，星期日(1-5)将式将式(1-5)(1-5)代入式代入式(1-3)(1-3)，得，得(1-6)在同温同压状态下在同温同压状态下无机及分析化学 第一章分压定律只适用于理想气体混合物，但对压力不分压定律只适用于理想气体混合物，但对压力不太高的真实混合气体，在温度不太低的情况下也太高的真实混合气体，在温度不太低的情况下也可以使用。可以使用。11第11页，共61页，编辑于2022年，星期日外加例题：在外加例题：在250C与与101kPa压力下，已知丁烷气中压力下，已知丁烷气中有有1.00%(重量重量)的的H2S,求求:H2S和和C4H10的分压力。的分压力。解：解：设现有设现有1 1 公斤丁烷气，则其中：公斤丁烷气，则其中：n(H2S)=n(C4H10)=P(H2S)=P(C4H10)=12第12页，共61页，编辑于2022年，星期日广义地说，两种或两种以上的物质均匀混合而且彼此呈广义地说，两种或两种以上的物质均匀混合而且彼此呈现分子（或离子）状态分布者均称为现分子（或离子）状态分布者均称为溶液溶液。溶溶液液气态溶液气态溶液(空气空气)液态溶液：液态溶液：(酸、碱酸、碱)固态溶液固态溶液(合金合金)溶质溶质溶剂溶剂溶液的浓度：是指一定量溶液或溶剂中所含溶液的浓度：是指一定量溶液或溶剂中所含溶质的量溶质的量。由于由于“溶质的量溶质的量”可取可取物质的量物质的量、质量质量、体积体积，溶液的量，溶液的量可取可取质量质量、体积体积，溶剂的量常可取，溶剂的量常可取质量质量、体积体积等，所以在等，所以在实际生活中我们所遇到的浓度的表示方法是多种多样的。实际生活中我们所遇到的浓度的表示方法是多种多样的。1.31.3溶液浓度的表示方法溶液浓度的表示方法13第13页，共61页，编辑于2022年，星期日1.3.1 1.3.1 物质的量浓度物质的量浓度 cB溶质溶质B B的物质的量浓度的物质的量浓度 ，单位为，单位为molL-1 nB 溶质溶质B B的物质的量，单位为的物质的量，单位为mol V 混合物的体积，单位为混合物的体积，单位为L 无机及分析化学 第一章(1-7)14第14页，共61页，编辑于2022年，星期日注意注意:使用物质的量单位使用物质的量单位molmol时，要指明物质的基本时，要指明物质的基本单元。单元。例：例：c(KMnO4)=0.10molL-1c(1/5KMnO4)=0.10molL-1的两个溶液。的两个溶液。两种溶液浓度数值相同，但是，它们所表示两种溶液浓度数值相同，但是，它们所表示1L溶溶液中所含液中所含KMnO4的质量是不同的，前者的质量是不同的，前者15.8克，克，后者为后者为3.16克。克。无机及分析化学 第一章15第15页，共61页，编辑于2022年，星期日1molH3PO4与与3mol(1/3H3PO4)的基本的基本单元和基本单元数是否相同？质量是否也单元和基本单元数是否相同？质量是否也相同？摩尔质量比是多少？相同？摩尔质量比是多少？QuestionQuestion基本单元基本单元基本单元基本单元数数质质量量摩尔质量摩尔质量前者前者H3PO41mol相相同同前者是后者的前者是后者的3 3倍倍后者后者1/3H3PO43mol16第16页，共61页，编辑于2022年，星期日无机及分析化学 第一章1.3.2 1.3.2 质量摩尔浓度质量摩尔浓度 bB溶质溶质B B的质量摩尔浓度，单位为的质量摩尔浓度，单位为molkg-1 nB溶质溶质B B的物质的量，单位为的物质的量，单位为mol mA 溶剂溶剂A A的质量，单位为的质量，单位为kg质量摩尔浓度与温度无关质量摩尔浓度与温度无关(1-8)17第17页，共61页，编辑于2022年，星期日无机及分析化学 第一章1.3.3 1.3.3 质量分数质量分数 mB物质物质B的质量的质量m 混合物的质量混合物的质量 B的质量分数，的质量分数，量纲量纲为为1 摩尔分数摩尔分数(1-9)18第18页，共61页，编辑于2022年，星期日【例例】：在在常常温温下下取取NaCl饱饱和和溶溶液液10.00cm3，测测得得其其质质量量为为12.003g，将将溶溶液液蒸蒸干干，得得NaCl固固体体3.173g。求求：（1）NaCl饱饱和和溶溶液液的的质质量量分分数数，（2）物物质质的的量量浓浓度度，（3）质质量量摩摩尔尔浓浓度度，（4）饱饱和和溶溶液液中中NaCl和和H2O的的摩摩尔分数。尔分数。(2)NaCl饱和溶液的物质的量浓度为：饱和溶液的物质的量浓度为：解：解：(1)NaCl饱和溶液的质量分数为：饱和溶液的质量分数为：19第19页，共61页，编辑于2022年，星期日(3)NaCl饱和溶液的质量摩尔浓度为：饱和溶液的质量摩尔浓度为：（4）NaCl饱和溶液中饱和溶液中20第20页，共61页，编辑于2022年，星期日无机及分析化学 第一章1.3.4 1.3.4 几种溶液浓度之间的关系几种溶液浓度之间的关系 1.1.物质的量浓度与质量分数物质的量浓度与质量分数 cB溶质溶质B B的量浓度的量浓度 溶液的密度溶液的密度 溶质溶质B的质量分数的质量分数 MB溶质溶质B的摩尔质量的摩尔质量 21第21页，共61页，编辑于2022年，星期日无机及分析化学 第一章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若系统为二组分系统，若系统为二组分系统，且且B B组分含量较少，可认为组分含量较少，可认为22第22页，共61页，编辑于2022年，星期日无机及分析化学 第一章例例已知浓硫酸的密度已知浓硫酸的密度 1.84gmL-1,含硫酸为含硫酸为96.6%，如何配制如何配制c(H2SO4)=0.10molL-1的硫酸溶液的硫酸溶液500mL?解：根据题意解：根据题意,则有：则有：根据根据C(B)V=C(B)V则有则有所以需量取所以需量取2.8mL浓硫酸，将浓硫酸慢慢加入浓硫酸，将浓硫酸慢慢加入400mL左右的蒸馏水中，然后稀释至左右的蒸馏水中，然后稀释至500mL。23第23页，共61页，编辑于2022年，星期日无机及分析化学 第一章1.4 1.4 稀溶液的通性稀溶液的通性 对于难挥发的非电解质稀溶液而言，他们具对于难挥发的非电解质稀溶液而言，他们具有一些共同的通性，或者称为依数性有一些共同的通性，或者称为依数性(colligativeproperty):稀溶液蒸气压的下降、沸点上升、凝固点下稀溶液蒸气压的下降、沸点上升、凝固点下降和稀溶液的渗透压与溶液中溶质的独立质点数降和稀溶液的渗透压与溶液中溶质的独立质点数有关，而与溶质的本身性质无关。有关，而与溶质的本身性质无关。24第24页，共61页，编辑于2022年，星期日无机及分析化学 第一章1.4.1 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（saturatedvaporpressure）,简称蒸气压简称蒸气压(po)：将一种纯液体：将一种纯液体（纯溶剂）置于一个密封（纯溶剂）置于一个密封容器中，当蒸发速率与凝聚速率相容器中，当蒸发速率与凝聚速率相等时，液体上方的蒸气所具有的压等时，液体上方的蒸气所具有的压力称为溶剂在该温度下的饱和蒸气力称为溶剂在该温度下的饱和蒸气压。用符号压。用符号 p po o表示。表示。在在纯纯溶溶剂剂中中加加入入难难挥挥发发的的物物质质以以后后，达达平平衡衡时时，p总总是是小小于于同同T下下的的po，即即溶溶液液的的蒸蒸气气压压下下降降。蒸蒸气气压压下下降降值值p=pop。蒸蒸发发凝凝聚聚25第25页，共61页，编辑于2022年，星期日pMgSO4NaCl 55第55页，共61页，编辑于2022年，星期日无机及分析化学 第一章带负电溶胶带负电溶胶 ：聚沉能力：聚沉能力：Rb+K+Na+Li+结论结论 （1 1）与胶粒所带电荷相反的离子电荷越高，）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。对溶胶的聚沉作用就越大。（2 2）随着离子半径的减小，离子的聚沉能）随着离子半径的减小，离子的聚沉能 力减弱。力减弱。As2S3负溶胶：负溶胶：聚沉能力：聚沉能力：AlCl3MgSO4KNO356第56页，共61页，编辑于2022年，星期日无机及分析化学 第一章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，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。溶胶同样会发生聚沉。例：例：明矾净水作用。明矾净水作用。天然水中胶态的悬浮物大多带负电，明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矾在水中水解产生的Al(OH)3溶胶带正电，它们溶胶带正电，它们相互聚沉而使水净化。相互聚沉而使水净化。57第57页，共61页，编辑于2022年，星期日无机及分析化学 第一章1.6 1.6 高分子溶液和乳状液高分子溶液和乳状液 1.6.1高分子溶液高分子溶液（1）高分子溶液由于其溶质的颗粒大小与溶胶粒高分子溶液由于其溶质的颗粒大小与溶胶粒 子相近，属于胶体分散系，所以它表现出某些子相近，属于胶体分散系，所以它表现出某些 溶胶的性质，例如，不能透过半透膜、扩散溶胶的性质，例如，不能透过半透膜、扩散 速度慢等。速度慢等。（2）高分子溶液是一种热力学稳定体系。高分子溶液是一种热力学稳定体系。（3）溶解的可逆性。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。高分子溶液具有一定的抗电解质聚沉能力。58第58页，共61页，编辑于2022年，星期日无机及分析化学 第一章（1）定义：定义：通过加入大量电解质使高分子化合物聚沉的作用通过加入大量电解质使高分子化合物聚沉的作用称为称为盐析盐析。胶体分散系中的分散相从分散介质中分离出来的过胶体分散系中的分散相从分散介质中分离出来的过程称为程称为溶胶聚沉溶胶聚沉。（2）盐析盐析除中和高分子化合物所带的电荷外，更除中和高分子化合物所带的电荷外，更重要的是破坏其水化膜，需加大量电解质；重要的是破坏其水化膜，需加大量电解质；溶胶溶胶聚沉聚沉只需加少量的电解质。只需加少量的电解质。盐析盐析(saltingout)与溶胶聚沉：与溶胶聚沉：59第59页，共61页，编辑于2022年，星期日无机及分析化学 第一章1.6.2 1.6.2 乳状液乳状液乳状液乳状液(emulsion):emulsion):分散相和分散介质为液体的粗分散相和分散介质为液体的粗分散系。分散系。根据分散相与分散介质的不同性质，乳浊液又可分为两根据分散相与分散介质的不同性质，乳浊液又可分为两大类：大类：一类是一类是“油油”(通常指有机物通常指有机物)分散在水中所形成的分散在水中所形成的体系，以油水型表示，如牛奶、豆浆、农药乳化剂体系，以油水型表示，如牛奶、豆浆、农药乳化剂等。等。另一类是水分散在另一类是水分散在“油油”中形成的水油型乳浊液，中形成的水油型乳浊液，例如石油。例如石油。60第60页，共61页，编辑于2022年，星期日无机及分析化学 第一章乳浊液的稳定剂称为乳浊液的稳定剂称为乳化剂乳化剂(emulsifyingagent)许多乳化剂都是表面活性物剂。因此，表面活性许多乳化剂都是表面活性物剂。因此，表面活性剂有时也称为乳化剂剂有时也称为乳化剂。亲水性乳化剂（钾肥皂、钠肥皂、蛋白质、亲水性乳化剂（钾肥皂、钠肥皂、蛋白质、动物胶等。）动物胶等。）亲油性乳化剂（钙肥皂、高级醇类、高级亲油性乳化剂（钙肥皂、高级醇类、高级 酸类、石墨等。）酸类、石墨等。）乳乳化化剂剂61第61页，共61页，编辑于2022年，星期日