无机及分析化学第一章气体和溶液精选PPT.ppt

《无机及分析化学第一章气体和溶液精选PPT.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《无机及分析化学第一章气体和溶液精选PPT.ppt（63页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、关于无机及分析化学第一章气体和溶液第1页，讲稿共63张，创作于星期二学习要求学习要求1.掌握掌握理想气体状态方程及其应用。理想气体状态方程及其应用。2.掌握掌握道尔顿分压定律。道尔顿分压定律。3.理解理解稀溶液的依数性及其应用。稀溶液的依数性及其应用。4.熟悉熟悉溶胶的结构、性质、稳定性及聚沉溶胶的结构、性质、稳定性及聚沉作用。作用。5.了解了解大分子溶液与凝胶。大分子溶液与凝胶。第2页，讲稿共63张，创作于星期二物质的聚集状态物质的聚集状态气态气态气体气体液态液态液体液体固态固态固体固体液晶态液晶态物质的第四态或中介态，液体和晶态液体和晶态之间，自发有序仍能流动的状态（有序流体有序流体）。等

2、离子态等离子态物质原子内的电子在高温下脱离原子核的吸引 而形成带负电的自由电子和带正电的离子共存 的状态。由于此时物质正、负电荷总数仍然相 等，因此叫做等离子态（又叫等离子体）。第3页，讲稿共63张，创作于星期二 描述气体状态的物理量描述气体状态的物理量物理量物理量单单 位位压力压力 p帕斯卡帕斯卡 Pa (Nm-2)体积体积 V立方米立方米(m3)温度温度 T开尔文开尔文(K)物质的量物质的量 n摩尔摩尔(mol)1.1 气气 体体第4页，讲稿共63张，创作于星期二1.1.1 理想气体状态方程理想气体状态方程1.理想气体理想气体定义：分子本身不占体积，分子间没有相互作用力的气体。定义：分子本

3、身不占体积，分子间没有相互作用力的气体。理理想想气气体体分分子子间间的的作作用用力力忽忽略略不不计计。分分子子与与分分子子之之间间、分分子子与与器壁之间的碰撞，是完全弹性碰撞器壁之间的碰撞，是完全弹性碰撞-无动能损失。无动能损失。理理想想气气体体分分子子本本身身占占有有的的体体积积忽忽略略不不计计,将将分分子子看看成成有有质质量量的几何点的几何点。严严格格意意义义上上的的理理想想气气体体实实际际上上是是不不存存在在的的。但但对对实实际际气气体体来来说说，只只要要温温度度不不是是太太低低（高高温温,高高于于273K），压压力力不不是是太太高高（低低压压,低低于于数数百百kPa），都都可可以以近近

4、似似用用理理想想气气体体状状态态方方程程作作有有关关p p、V V、T T、n n 的计算。的计算。第5页，讲稿共63张，创作于星期二2.理想气体状态方程理想气体状态方程 理理想想气气体体的的温温度度（T）、压压力力（p）、体体积积(V)和和物物质质的的量量（n）之间）之间,具有如下的方程式关系：具有如下的方程式关系：pV=nRT 在在SI制中，制中，pPa，Vm3，TK，nmol。标标准准状状况况（p=101.325 kPa，T=273.15 K）下下，1 mol 气气体体的的标准摩尔体积为标准摩尔体积为22.41410-3 m3，摩尔气体常数摩尔气体常数R的单位及数值为的单位及数值为:第6

5、页，讲稿共63张，创作于星期二理想气体状态方程的表示方法理想气体状态方程的表示方法摩尔质量的计算摩尔质量的计算第7页，讲稿共63张，创作于星期二分压力分压力p pi i：某一组分气体对器壁产生的（施加的）压力叫该组分某一组分气体对器壁产生的（施加的）压力叫该组分气体的分压力气体的分压力 p pi i。道尔顿分压定律道尔顿分压定律：某一组分气体的分压力等于该气体单独占有该容某一组分气体的分压力等于该气体单独占有该容器时产生的压力。器时产生的压力。1.1.2 道尔顿分压定律道尔顿分压定律第8页，讲稿共63张，创作于星期二*分压力与总压力的关系分压力与总压力的关系假如容器中有假如容器中有1,2,3,

6、等多种气体，则：等多种气体，则：p=p1+p2+p3 +=pi=nRT/V (总压力等于分压力之和总压力等于分压力之和)（理想气体方程也适合混合气体）（理想气体方程也适合混合气体）pi=niRT/V pi=xi p (其中：其中：xi=ni/n称作摩尔分数称作摩尔分数)混合气体中各组分的摩尔分数之和等于混合气体中各组分的摩尔分数之和等于1*只有理想气体才严格遵守道尔顿分压定律，只有理想气体才严格遵守道尔顿分压定律，实际气体只有在低压和高温下，才近似地遵实际气体只有在低压和高温下，才近似地遵守此定律。守此定律。第9页，讲稿共63张，创作于星期二1.2.1 分散系分散系(1)什么是什么是“分散系分

7、散系”？一种或几种物质以细小的粒子一种或几种物质以细小的粒子分散在分散在另一种物质另一种物质里所形里所形成的系统成的系统 分散质(分散相)分散剂（分散介质）1.2 溶溶 液液被分散起分散作用第10页，讲稿共63张，创作于星期二 a)a)分子或离子分散系分子或离子分散系-真溶液（单相体系）：真溶液（单相体系）：0.11 nm(10-6 m),例如例如：泥浆水泥浆水(悬浊液）、牛奶、豆浆等。肉悬浊液）、牛奶、豆浆等。肉眼或在显微镜下可观察到微粒，静置易沉淀，是一种不稳定的体系。眼或在显微镜下可观察到微粒，静置易沉淀，是一种不稳定的体系。(2)三种常见的分散系第11页，讲稿共63张，创作于星期二相与

8、界面相相（phase）：体系中物理性质和化学性质完全相同的部分。）：体系中物理性质和化学性质完全相同的部分。相界面相界面（简称（简称界面界面，interface）：将相与相分隔开来的部分。）：将相与相分隔开来的部分。相相与与相相之之间间在在指指定定的的条条件件下下具具有有明明确确的的界界面面，在在界界面面两两边边体体系系的的性性质质会会有有突突跃跃变变化化。处处于于界界面面上上的的原原子子或或分分子子的的受受力力情情况况与与相相内内部部的的不不同同，往往往往存存在在剩剩余余引引力力，具具有有界界面面能能。一一般般来来说说，体体系系中中存存在在的的界界面面越多，能量就越高，体系也越不稳定。越多，

9、能量就越高，体系也越不稳定。铁粉和硫磺粉铁粉和硫磺粉汽汽水水冰冰油油水水汽汽第12页，讲稿共63张，创作于星期二注意注意：(1)不论有多少种不论有多少种气体组分都只有一个相（即气相）气体组分都只有一个相（即气相）。这种只有。这种只有一个相的体系称为一个相的体系称为单相体系或均匀体系单相体系或均匀体系。(2)除固溶体（固体溶液）外，每一种固态物质即为一个相，体系中有除固溶体（固体溶液）外，每一种固态物质即为一个相，体系中有多少种固态物质即有多少相。含有两个或多个相的多少种固态物质即有多少相。含有两个或多个相的体系称为多相体体系称为多相体系系或或非均匀体系非均匀体系。(3)液态物质视其互溶程度通常

10、可以是液态物质视其互溶程度通常可以是一相一相（例如水与酒精的混合物）（例如水与酒精的混合物）、两相两相（例如水和油的混合物）、甚至（例如水和油的混合物）、甚至三相共存三相共存（例如水、油（例如水、油和汞的混合物）。和汞的混合物）。(4)单相体系中不一定只有一种组分物质单相体系中不一定只有一种组分物质（例如气体混合物即由（例如气体混合物即由多种物质所组成）；多种物质所组成）；同一种物质也可因聚集状态的不同而同一种物质也可因聚集状态的不同而形成多相体系形成多相体系（例如水、水蒸气和冰三相共存）；（例如水、水蒸气和冰三相共存）；聚集状态相同聚集状态相同的物质在一起也不一定就是单相体系的物质在一起也不

11、一定就是单相体系（例如油水分层的液态体系（例如油水分层的液态体系有两相）。有两相）。第13页，讲稿共63张，创作于星期二u 分子或离子分散体系分子或离子分散体系u 单相单相u 按聚集状态：气态溶液、液态溶液、固态溶液按聚集状态：气态溶液、液态溶液、固态溶液1.2.2 稀溶液的通性稀溶液的通性 溶液溶液(1)溶液的一般概念溶液的一般概念u 溶解：溶质均匀分散于溶剂中的过程。溶解：溶质均匀分散于溶剂中的过程。u 是个既有化学变化，又有物理变化的复杂过程。是个既有化学变化，又有物理变化的复杂过程。u 常伴随：颜色变化，体积变化，能量变化。常伴随：颜色变化，体积变化，能量变化。(2)溶解过程与溶液的形

12、成溶解过程与溶液的形成第14页，讲稿共63张，创作于星期二(3)溶解度的概念溶解度的概念 单位溶剂中最多能溶解的溶质的量单位溶剂中最多能溶解的溶质的量溶解度溶解度 溶解度与温度、压力等因素有关。溶解度与温度、压力等因素有关。(4)相似相溶原理相似相溶原理 溶剂与溶质的分子结构相似，就能较好地相互溶解。溶剂与溶质的分子结构相似，就能较好地相互溶解。(5)溶液浓度的表示方法溶液浓度的表示方法u 质量分数质量分数 (无量纲无量纲)u 摩尔分数摩尔分数 x(无量纲无量纲)u 质量摩尔浓度质量摩尔浓度 b(mol kg-1)u 质量浓度质量浓度(g L-1)u 物质的量浓度物质的量浓度 c (mol L

13、-1或或mol dm-3)第15页，讲稿共63张，创作于星期二常用溶液浓度的表示方法名名 称称定定 义义数学表达数学表达式式单位单位质量分数质量分数溶质溶质A的质量的质量mA与溶与溶液质量液质量m之比值之比值无量纲量无量纲量摩尔分数摩尔分数物质物质A的物质的量的物质的量(nA)与混合物的物质的量与混合物的物质的量()之比之比无量纲量无量纲量质量摩尔浓度质量摩尔浓度溶质溶质A的物质的量的物质的量(nA)除以溶剂的质量除以溶剂的质量(mB)mol/kg (SI)质量浓度质量浓度溶质溶质A的质量的质量(mA)除以除以溶液的体积溶液的体积(V)常用常用g/L或或g/mL物质的量浓度物质的量浓度溶质溶质

14、A的物质的量的物质的量(nA)除以混合物的体积除以混合物的体积(V)常用常用mol/L或或mmol/L第16页，讲稿共63张，创作于星期二难挥发非电解质稀溶液的依数性难挥发非电解质稀溶液的依数性 (Colligative properties of dilute solutions)与溶解有关的性质分为两类：与溶解有关的性质分为两类：(1)溶液的颜色、比重、导电性等性质，与溶质的本性有关；溶液的颜色、比重、导电性等性质，与溶质的本性有关；(2)溶液的蒸气压、沸点、凝固点等性质，与溶质的本性无关溶液的蒸气压、沸点、凝固点等性质，与溶质的本性无关。稀溶液的依数性稀溶液的依数性：只与溶液的浓度有关，

15、而与溶质的本性无关的性质。只与溶液的浓度有关，而与溶质的本性无关的性质。l 只有溶质的浓度低，即所谓只有溶质的浓度低，即所谓“稀溶液稀溶液”才具有依数性。才具有依数性。l 依数性来源于分散微粒间距离远，作用力小。依数性来源于分散微粒间距离远，作用力小。第17页，讲稿共63张，创作于星期二通常所说的通常所说的“依数性依数性”，包括四个方面：，包括四个方面：蒸气压下降蒸气压下降 (The lowering of the vapor pressure)沸点升高沸点升高(The elevation of the boiling point)凝固点降低凝固点降低(The depression of th

16、e freezing point)渗透压渗透压(The phenomenon of osmotic pressure)第18页，讲稿共63张，创作于星期二 什么是物质的饱和蒸气压？什么是物质的饱和蒸气压？什么是溶液的饱和蒸气压？什么是溶液的饱和蒸气压？“溶液的蒸气压下降溶液的蒸气压下降”是什么意思？是什么意思？为什么溶液的蒸气压会下降？为什么溶液的蒸气压会下降？溶液的蒸气压下降多少由什么决定？溶液的蒸气压下降多少由什么决定？1.溶液的蒸气压下降溶液的蒸气压下降第19页，讲稿共63张，创作于星期二蔗蔗糖糖 溶溶液液水水放置一段时间后，水自动转移到糖水中去。放置一段时间后，水自动转移到糖水中去。蔗

17、蔗糖糖 溶溶液液水水？第20页，讲稿共63张，创作于星期二气化（蒸发）：液体表面能量较大的分子，克服分子间的引气化（蒸发）：液体表面能量较大的分子，克服分子间的引 力，逸出液体表面进入液体上面的空间。力，逸出液体表面进入液体上面的空间。凝聚：气相中的分子，可能与液体表面发生碰撞，并被周围的液凝聚：气相中的分子，可能与液体表面发生碰撞，并被周围的液体分子所吸引，重新回到液相。体分子所吸引，重新回到液相。饱和蒸气压：当：饱和蒸气压：当：凝聚速度凝聚速度 =蒸发速度蒸发速度 达到平衡，此时达到平衡，此时 的蒸气压为一定值，称为饱和蒸气压。的蒸气压为一定值，称为饱和蒸气压。饱和蒸气压饱和蒸气压第21页

18、，讲稿共63张，创作于星期二1)纯溶剂的饱和蒸气压纯溶剂的饱和蒸气压 在密闭容器中，在纯溶剂的单位表面上，单位时间里，有在密闭容器中，在纯溶剂的单位表面上，单位时间里，有N0 个个分子蒸发到上方空间中。分子蒸发到上方空间中。随着上方空间里溶剂分子个数的增加，分子凝聚回到液随着上方空间里溶剂分子个数的增加，分子凝聚回到液相的机会增加。相的机会增加。上方空间里溶剂分子个数逐渐增加，密度增加，压力也增加。上方空间里溶剂分子个数逐渐增加，密度增加，压力也增加。第22页，讲稿共63张，创作于星期二 这时起，上方空间里溶剂分子的个数不再改变，蒸气的密度这时起，上方空间里溶剂分子的个数不再改变，蒸气的密度也

19、不再改变，保持恒定。也不再改变，保持恒定。当密度达到一定数值时，凝聚的分子的个数也达到当密度达到一定数值时，凝聚的分子的个数也达到N0个。个。此时，蒸气的压力也不再改变。此时，蒸气的压力也不再改变。这个压力称为这个压力称为该温度下溶剂的饱和蒸气压该温度下溶剂的饱和蒸气压，用，用p p0 0表示表示。第23页，讲稿共63张，创作于星期二 蒸蒸 发发 液体液体 气体气体 凝凝 聚聚 达到平衡后达到平衡后，若使蒸气压小于，若使蒸气压小于 p p0 0，则平衡右移，则平衡右移，液体气化液体气化；若使蒸气压大于若使蒸气压大于p p0 0，则平衡左移，气体液化。，则平衡左移，气体液化。p0 p0第24页，

20、讲稿共63张，创作于星期二2)溶液的饱和蒸气压溶液的饱和蒸气压 溶液中，作为溶液中，作为溶剂的溶剂的那种物质所具有的饱和蒸气压（分压那种物质所具有的饱和蒸气压（分压力）。力）。溶液的饱和蒸气压同样与溶液的饱和蒸气压同样与温度温度密切相关密切相关(表表1-1)：溶剂的表面溶剂的表面 溶液的表面溶液的表面 难挥发溶质的分子难挥发溶质的分子溶剂分子溶剂分子第25页，讲稿共63张，创作于星期二 实验测定实验测定25oC，水的饱和蒸气压：水的饱和蒸气压：pH2O=3167.7Pa;0.5mol/kg糖水的蒸气压：糖水的蒸气压：pH2O=3135.7Pa；1.0mol/kg糖水的蒸气压：糖水的蒸气压：pH

21、2O=3107.7Pa。结论：结论：溶液的蒸气压比纯溶剂低，溶液的蒸气压比纯溶剂低，溶液浓度越大，蒸气压下降越多。溶液浓度越大，蒸气压下降越多。3)“溶液的蒸气压下降溶液的蒸气压下降”是什么意思？是什么意思？第26页，讲稿共63张，创作于星期二 同一温度下，溶液的蒸气压比纯溶剂的蒸气压要小，它们同一温度下，溶液的蒸气压比纯溶剂的蒸气压要小，它们之间的差值，叫之间的差值，叫“溶液的蒸气压下降溶液的蒸气压下降”。第27页，讲稿共63张，创作于星期二4)为什么溶液的蒸气压会下降？为什么溶液的蒸气压会下降？当溶质分散于溶当溶质分散于溶剂之中，溶液表面的剂之中，溶液表面的部分位置，被溶质分部分位置，被溶

22、质分子所占据，使得单位子所占据，使得单位表面所能逸出的溶剂表面所能逸出的溶剂的分子个数减少，因的分子个数减少，因此溶液蒸气压较之纯此溶液蒸气压较之纯溶剂有所降低。溶剂有所降低。第28页，讲稿共63张，创作于星期二蔗蔗糖糖 溶溶液液水水蔗蔗糖糖 溶溶液液水水蔗蔗糖糖 溶溶液液水水蔗蔗糖糖 溶溶液液水水 过程开始时，水和糖水均以蒸发为主。过程开始时，水和糖水均以蒸发为主。当蒸气压等于当蒸气压等于 p 时，时，糖水与上方蒸气达到平衡。糖水与上方蒸气达到平衡。实验现象的解释实验现象的解释第29页，讲稿共63张，创作于星期二蔗蔗糖糖 溶溶液液水水蔗蔗糖糖 溶溶液液水水 由于由于 p0 p，此时水并未与蒸

23、气达到平衡，水，此时水并未与蒸气达到平衡，水将继续蒸发，致使蒸气压大于将继续蒸发，致使蒸气压大于 p。于是水蒸气分子开始凝聚到糖水中。于是水蒸气分子开始凝聚到糖水中。这又使得蒸气压不能达到这又使得蒸气压不能达到 p0 于是，于是，H2O 分子从水中蒸出而凝聚入糖水。分子从水中蒸出而凝聚入糖水。第30页，讲稿共63张，创作于星期二6)溶液的蒸气压下降多少？溶液的蒸气压下降多少？拉乌尔定律拉乌尔定律（Raoults Law)(1887年提出，拉乌尔年提出，拉乌尔法国物理学家法国物理学家)在一定温度下，稀溶液的饱和蒸气压等于纯溶剂的饱和蒸气压与在一定温度下，稀溶液的饱和蒸气压等于纯溶剂的饱和蒸气压与

24、溶剂的摩尔分数之积。溶剂的摩尔分数之积。p=p0 x剂剂 用用 p p 表示表示稀溶液饱和蒸气压下降值稀溶液饱和蒸气压下降值，则有，则有 p =p0 p =p0 p0 x剂剂 故有故有 p =p0 x质质第31页，讲稿共63张，创作于星期二p:纯溶剂蒸气压与稀溶液蒸气压之差纯溶剂蒸气压与稀溶液蒸气压之差对于稀溶液对于稀溶液：n质 320mmol/L低渗溶液：低渗溶液：渗透浓度渗透浓度 Cos280mmol/L第53页，讲稿共63张，创作于星期二OOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO红细胞在不同溶液中的变化红细胞在不同溶液中的变化(a)等渗溶液

25、等渗溶液(b)低渗溶液低渗溶液(c)高渗溶液高渗溶液。水分子水分子溶质分子溶质分子溶血溶血细胞萎缩细胞萎缩第54页，讲稿共63张，创作于星期二例例5 今有某中药提取液今有某中药提取液1000mL，测得其凝固点为，测得其凝固点为272.57K，欲将其配成注射液，需加入多少克葡萄糖调，欲将其配成注射液，需加入多少克葡萄糖调节等渗？节等渗？(已知血浆凝固点为已知血浆凝固点为272.44K，Kf,H2O=1.86Kkg mol-1)解：解：b中中=Tf,中中/Kf=(273-272.57)/1.86=0.43/1.86 b血血=Tf,血血/Kf，溶液浓度稀时，溶液浓度稀时，c b mC6H12O6=1

26、2.6(g)第55页，讲稿共63张，创作于星期二渗透现象在生物的生命过程中起着十分重要的作用第56页，讲稿共63张，创作于星期二稀溶液的依数性稀溶液的依数性蒸气压下降蒸气压下降沸点升高沸点升高凝固点降低凝固点降低渗透压渗透压 =cRT bRT第57页，讲稿共63张，创作于星期二1.3 胶体溶液胶体溶液(自学自学)胶体的种类：按分散介质（分散剂）的不同，常把胶体分为溶胶和气溶胶两大类。溶胶：溶胶：指一定大小的固体颗粒分散在溶剂中所形成的溶液。其质点一般在1100 nm之间，溶剂大多数为水，少数为非水溶剂。溶胶的基本特征溶胶的基本特征：多相性、高分散性和热力学不稳定性第58页，讲稿共63张，创作于

27、星期二应用：胶体溶液在药剂学中应用甚广，尤其动、植物药在制剂过程中更与胶体溶液有密切关系。动物药材中含有各种蛋白质及许多高分子物质，其中有的就是要提取的有效成分，有的虽然不是有效成分，也在提取时常常洛人提取液之中，往往形成胶体溶液。这样在动物药提取制剂这方面工作往往涉及胶体溶液的种类、特性、稳定性及影响因素等。临床 由于胶体溶液分子量较大，在血管内存留时间长，有效维持血浆胶体渗透压，增加血容量，提高血压，对改善微循环有显著疗效。临床上运用较广的有右旋糖酐，代血浆，血液制品等。第59页，讲稿共63张，创作于星期二制得稳定的溶胶的条件：制得稳定的溶胶的条件：分散相粒子大小在合适的范围内；胶粒在溶液介质中保持分散而不聚结，必须存在稳定剂。1.3.1 溶胶的制备溶胶的制备第60页，讲稿共63张，创作于星期二1.动力学性质动力学性质布朗运动布朗运动1.3.2 溶胶的性质溶胶的性质第61页，讲稿共63张，创作于星期二2.光学性质光学性质丁铎尔效应丁铎尔效应第62页，讲稿共63张，创作于星期二2022/10/2感感谢谢大大家家观观看看第63页，讲稿共63张，创作于星期二