《分散体系》PPT课件.ppt
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1、第第8章章 分散体系分散体系 分散系的概念分散系的概念8.2稀溶液的依数性稀溶液的依数性8.3溶胶溶胶8.4乳浊液乳浊液2006-81v分散系的概念分散系的概念q分散系分散系一种或几种物质一种或几种物质(分散质分散质)分散在另一种物质分散在另一种物质(分散剂分散剂)中所形成的体系。即中所形成的体系。即 分散系分散系=分散质分散质+分散剂分散剂v分散系的分类分散系的分类q按分散质粒子直径的大小来按分散质粒子直径的大小来分类分类:共分三类。q按分散质和分散剂的聚积状态来按分散质和分散剂的聚积状态来分类分类:共分9类。8.1 分散系的概念和分类分散系的概念和分类 2006-82按按分散质粒子直径的大
2、小分类分类分散体系分散体系分散质粒子大小分散质粒子大小实例实例溶液溶液0.11nm酸碱盐水溶液酸碱盐水溶液蔗糖水蔗糖水胶体胶体1100nm氢氧化铁溶胶氢氧化铁溶胶,AgI溶胶溶胶硅酸溶胶,食盐酒精溶胶硅酸溶胶,食盐酒精溶胶淀粉溶液,蛋白质溶液淀粉溶液,蛋白质溶液粗分散系粗分散系100nm牛奶牛奶泥浆泥浆2006-83按分散质和分散剂的聚积状态分类按分散质和分散剂的聚积状态分类g-g 空气空气g-l 云、雾云、雾g-s 烟、尘烟、尘l-s 汽水、泡沫汽水、泡沫l-l 牛奶、豆浆牛奶、豆浆l-s 泥浆、溶胶泥浆、溶胶s-g 沸石、泡沫塑料沸石、泡沫塑料s-l 珍珠、肉冻、硅胶珍珠、肉冻、硅胶s-s
3、 合金、有色玻璃合金、有色玻璃2006-84 稀溶液的依数性稀溶液的依数性 v非电解质稀溶液的依数性非电解质稀溶液的依数性v电解质稀溶液的依数性电解质稀溶液的依数性2006-85 非电解质稀溶液的依数性非电解质稀溶液的依数性v溶液的性质大体上可分为两类:溶液的性质大体上可分为两类:1.由由溶质不同溶质不同而引起的各种性质,为溶液的而引起的各种性质,为溶液的特性特性,其变其变化与溶质的本性有关。溶质不同,这些性质也不同。化与溶质的本性有关。溶质不同,这些性质也不同。如:颜色、体积、导电性、密度和酸碱性等。2.由由溶质的粒子数目不同溶质的粒子数目不同而引起的而引起的各种性质各种性质,这类性质,这类
4、性质称为称为依数性依数性(也叫也叫通性通性),它们与溶质的本性无关,它们与溶质的本性无关,只与溶质粒子数目只与溶质粒子数目(浓度浓度)有关。有关。如:溶液的蒸汽压下降、沸点上升、凝固点下降和渗透压等。2006-86依数性的特点依数性的特点q依数性的变化只依数性的变化只与与溶质的粒子数目溶质的粒子数目即溶液浓度有关,即溶液浓度有关,与溶质的本性无关。与溶质的本性无关。溶液越稀,依数性的表现越有规律。溶液越稀,依数性的表现越有规律。电解质电解质与非电解质溶液的依数性有所不同。与非电解质溶液的依数性有所不同。难挥发与易挥发溶质溶液有所不同。难挥发与易挥发溶质溶液有所不同。先讨论先讨论难挥发难挥发非电
5、解质非电解质稀溶液稀溶液的依数性,再讨论的依数性,再讨论难挥发难挥发电解质电解质稀溶液稀溶液的依数性。的依数性。2006-87饱和蒸气压饱和蒸气压 p(A)T温度,平衡时:温度,平衡时:蒸发速率蒸发速率=凝结速率凝结速率平衡时饱和水蒸气的压力称为水的平衡时饱和水蒸气的压力称为水的饱和蒸气压饱和蒸气压p(A),简称水的蒸气压简称水的蒸气压。影响液体蒸气压大小的因素影响液体蒸气压大小的因素液体本性液体本性:不同物质有不同的不同物质有不同的蒸气压,常温下蒸气压较低的为蒸气压,常温下蒸气压较低的为难挥发物质难挥发物质,如甘油、糖、,如甘油、糖、食盐等;蒸气压较高的为食盐等;蒸气压较高的为易挥发物质易挥
6、发物质,如苯、碘等。,如苯、碘等。温度温度:升高温度蒸发速率加快,蒸气压上升。温度一定,蒸升高温度蒸发速率加快,蒸气压上升。温度一定,蒸气压有定值。气压有定值。蒸发过程p(A)2006-88溶剂转移实验表明:溶剂转移实验表明:溶液的蒸气压溶液的蒸气压 p p水溶液水溶液 非平衡状态非平衡状态 p p冰冰 p p系统系统 p p水溶液水溶液,冰,冰融化,融化,T系统系统,p p冰冰和和 p p水溶液水溶液 都下降。都下降。由于由于p p冰冰下降较快,当温度降到下降较快,当温度降到 Tf 时时,p p冰冰=p p水溶液水溶液,系统重新平衡系统重新平衡2006-819凝固点下降的计算从拉乌尔定律得溶
7、液凝固点下降公式:从拉乌尔定律得溶液凝固点下降公式:Tf Tf-Tf Kf b(B)Kf凝固点下降常数,与溶剂性质有关。凝固点下降常数,与溶剂性质有关。表表8-3常用溶剂的常用溶剂的Kf。例例8-5将将g丙丙酮酮(CH3)2CO溶溶解解在在200g水水中中,测测得得此此溶溶液液的的凝凝固固点为点为K,求丙酮的相对分子量。求丙酮的相对分子量。解解溶剂:溶剂:水水 Tf,KfTfTf-Tf273.15-(272.94)0.21(K)设丙酮的相对分子量为设丙酮的相对分子量为MB,1.861.29/(M(B)0.200)M(B)2006-820应用:应用:测定非电解质测定非电解质(有机物有机物)的相对
8、分子质量的相对分子质量沸点上升法:少用。沸点上升法:少用。凝固点下降法:较沸点上升法准确,易观察,常用。凝固点下降法:较沸点上升法准确,易观察,常用。有时也可以利用此法来测定已知化合物的纯度。有时也可以利用此法来测定已知化合物的纯度。2006-8214.4.溶液的渗透压溶液的渗透压渗透现象的产生渗透现象的产生:有半透膜;有半透膜;半透膜两边溶液浓度不等,或一边为纯溶剂。半透膜两边溶液浓度不等,或一边为纯溶剂。渗透方向渗透方向:溶剂分子由低浓度溶剂分子由低浓度高浓度高浓度渗透压:半透膜两边的液位差所示的静压渗透压:半透膜两边的液位差所示的静压半透膜半透膜(semi-permeablemembra
9、ne):一种只透过溶剂不透过溶质的膜。例如,动物膀胱、猪羊的一种只透过溶剂不透过溶质的膜。例如,动物膀胱、猪羊的肠衣、细胞膜等。肠衣、细胞膜等。自然界中的自然界中的渗透现象渗透现象,例如?例如?2006-822渗透渗透半透膜半透膜糖水糖水纯水纯水渗透压渗透压 糖水糖水纯水纯水半透膜半透膜2006-823渗透压示意图渗透压示意图糖水糖水纯水纯水h糖水糖水纯水纯水p+ppp渗透压渗透压半透膜半透膜2006-824稀溶液的渗透压定律1886年范特霍年范特霍夫夫(Vant Hoff)提出提出稀溶液的渗透压定律稀溶液的渗透压定律:c(B)R T b(B)RT 其中:其中:为溶液的渗透压,量纲为为溶液的渗
10、透压,量纲为kPa;R-1.K-1 T 为绝对温度为绝对温度(K)适用于适用于非电解质稀溶液非电解质稀溶液渗透压的大小与溶液的渗透压的大小与溶液的浓度和温度浓度和温度有关。有关。2006-825高分子化合物相对分子质量的测定高分子化合物,分子质量较大,只能配成稀溶液。高分子化合物,分子质量较大,只能配成稀溶液。可不可以用凝固点下降法测其分子量?可不可以用凝固点下降法测其分子量?较大,实验误差较小,实际工作中用渗透压法测较大,实验误差较小,实际工作中用渗透压法测高分子化合物的分子量高分子化合物的分子量渗透压法的缺点:不易得到合适的半透膜渗透压法的缺点:不易得到合适的半透膜2006-826解解(1
11、)c(B)=/RT293)=1.50 10-4(molL-1)(2)c(B)=(1.00g1000)/(100ml M)相对分子质量相对分子质量M=6.7 104(g mol-1)(3)Tb=Kb m(B)=0.51210-4=7.6810-5Tf=Kf m(B)=1.8610-4=2.7910-4例例8-6:将血红素:将血红素g溶于适量水中,配成溶于适量水中,配成100ml溶液,此溶液,此溶液的渗透压为溶液的渗透压为 kPa(20)。计算:计算:(1)溶液的物质的量浓度)溶液的物质的量浓度;(2)血红素的相对分子质量;)血红素的相对分子质量;(3)此溶液的沸点上升和凝固点下降值。)此溶液的沸
12、点上升和凝固点下降值。2006-827依数性小结依数性小结拉乌尔定律:拉乌尔定律:p=pA xA p =pA p=pA xB=Kp b(B)Tb =TbTb=Kb b(B)Tf =TfTf=Kf b(B)范特霍夫渗透压定律:范特霍夫渗透压定律:c(B)RT b(B)RT适用条件?适用条件?2006-828生物体的细胞膜生物体的细胞膜非常完美的半透膜,可以分离新陈代谢中的废物,维非常完美的半透膜,可以分离新陈代谢中的废物,维持体内电解质的平衡,通过膜吸收营养成分为各器官持体内电解质的平衡,通过膜吸收营养成分为各器官提供能量,维持生命过程的持续。提供能量,维持生命过程的持续。合成人工膜,用以进行各
13、种分离,如气体分离膜,离合成人工膜,用以进行各种分离,如气体分离膜,离子交换膜,超滤膜,透析膜。子交换膜,超滤膜,透析膜。2006-829反渗透反渗透渗透方向:浓溶液渗透方向:浓溶液稀溶液稀溶液必须在浓溶液一边施加超过渗透压的静液压。必须在浓溶液一边施加超过渗透压的静液压。例如:例如:海水淡化,成本约为城市自来水的海水淡化,成本约为城市自来水的3倍倍。2006-830稀溶液依数性的应用实例稀溶液依数性的应用实例1抗寒性和抗旱性抗寒性和抗旱性蒸气压下降可预防动植物过快脱水;蒸气压下降可预防动植物过快脱水;但使水果等难干燥。但使水果等难干燥。预防冻伤,一般水果在预防冻伤,一般水果在-1-4时才结冰
14、;时才结冰;但食品冷藏时需较低的温度。但食品冷藏时需较低的温度。2干燥剂干燥剂CaCl2、P2O53冷冻剂冷冻剂100g冰冰30gNaCl,22.4。100g冰冰gCaCl2,55。4施肥过多,盐碱土施肥过多,盐碱土5输液输液:葡萄糖和生理盐水浓度?葡萄糖和生理盐水浓度?6反渗透制纯水反渗透制纯水等渗溶液:等渗溶液:5 5葡萄糖葡萄糖生理盐水生理盐水2006-8317.南极鱼类的抗寒性南极鱼类的抗寒性 南极鱼类南极鱼类血液的冰点为血液的冰点为 2.0 2.0 温带鱼类温带鱼类血液的冰点为血液的冰点为 0.8 0.8 生物化学研究确定,当外界温度偏离室温时,无论升高或降生物化学研究确定,当外界温
15、度偏离室温时,无论升高或降低,在有机体细胞中都会强烈产生可溶碳水化合物。低,在有机体细胞中都会强烈产生可溶碳水化合物。8.8.植物细胞的渗透压可达植物细胞的渗透压可达2000 kPa2000 kPa,使水可由植物的根部输送,使水可由植物的根部输送到高达数十米的树冠。到高达数十米的树冠。9.9.浓溶液也具有依数性。浓溶液也具有依数性。10.稀溶液的依数性也称为稀溶液的通性。稀溶液的依数性也称为稀溶液的通性。2006-8328.2.2 电解质溶液依数性电解质溶液依数性电解质电解质浓度浓度c c/molL-1计算值计算值T Tf /K实验值实验值T Tf /KiT Tf/T Tf KCl0.20.3
16、720.6731.81KNO30.20.3720.6641.79NaCl0.10.1860.3471.86MgCl20.10.1860.5192.79Ca(NO3)20.10.1860.4612.48表表8-4 几种电解质溶液的凝固点下降值几种电解质溶液的凝固点下降值范特霍夫发现:电解质稀溶液也有依数性,范特霍夫发现:电解质稀溶液也有依数性,但偏离了拉乌尔定律和渗透压定律。但偏离了拉乌尔定律和渗透压定律。2006-833当引入校正系数当引入校正系数i 后电解质溶液的依数性就可用拉乌后电解质溶液的依数性就可用拉乌尔定律和渗透压定律计算。即尔定律和渗透压定律计算。即 Tb=i Kb b(B)Tf=
17、i Kf b(B)=i c(B)RT i 是实验结果,取值?取值?1:11:1型型型型 (NaCl)NaCl):1 1 i i 2 2 2:1 2:1型或型或型或型或1:21:2型型型型 (NaNa2 2SOSO4 4或或或或CaClCaCl2 2):2 2 i i 3 1,由电解质的类型决定。由电解质的类型决定。2006-8358.3 8.3 溶胶溶胶v8.3.1分散度与表面能及表面吸附现象分散度与表面能及表面吸附现象v8.3.2溶胶的性质溶胶的性质v8.3.3胶团结构胶团结构v8.3.4溶胶的稳定性与聚沉溶胶的稳定性与聚沉2006-836分散度与比表面分散度与比表面比表面比表面S0=S/V
18、表面能表面能:表面粒子比内部粒子多出表面粒子比内部粒子多出的能量称为表面能。的能量称为表面能。表面粒子比内部粒子具有较高的能量,为了降低表面能表面粒子比内部粒子具有较高的能量,为了降低表面能液体液体:表面有自动收缩到最小趋势(球形球形),以减小表面能固体固体:吸附吸附吸附吸附作用降低表面能,如活性炭、硅胶、沸石等常用活性炭、硅胶、沸石等常用 作吸附剂作吸附剂。8.3.1 分散度与表面能及表面吸附分散度与表面能及表面吸附2006-837一定量的胶体物质,表面积越大,一定量的胶体物质,表面积越大,表面上的粒子就越多,表面能就表面上的粒子就越多,表面能就越大。越大。溶胶粒子溶胶粒子具有很大的表面能。
19、体具有很大的表面能。体系能量高不稳定系能量高不稳定胶粒胶粒聚结聚结选择选择吸附吸附降低表面能降低表面能2006-838分散度与比表面分散度与比表面q分散度分散度固体在液体中的分散程度固体在液体中的分散程度,用比表面表示。用比表面表示。q比表面比表面S0单位体积固体所具有的表面积单位体积固体所具有的表面积qS0越大,分散度越大越大,分散度越大。如图所示:如图所示:1cm2006-839任何两相的界面上都存在表面能任何两相的界面上都存在表面能 溶胶粒子具有很大的表面能溶胶粒子具有很大的表面能高能量不稳定体系高能量不稳定体系相互聚结相互聚结(S0)+吸附性吸附性降低表面能降低表面能。吸附吸附:一种物
20、质聚集到另一种物质表面上的过程。一种物质聚集到另一种物质表面上的过程。一定量的物质,表面积越大,表面上的粒子就越多,一定量的物质,表面积越大,表面上的粒子就越多,表面能就越大。表面能就越大。吸附质吸附质吸附剂吸附剂2006-840吸附作用吸附作用固体固体吸附吸附气体气体的:的:如如:竹碳竹碳/木炭木炭/茶叶茶叶装修气体装修气体固体固体溶液中的分子的吸附溶液中的分子的吸附(非电解质非电解质/弱电解质溶液弱电解质溶液)示例:活性炭吸附色素分子示例:活性炭吸附色素分子(脱色脱色)a.吸附过程吸附过程:b.洗脱过程洗脱过程:吸附规律:吸附规律:极性相似相吸极性相似相吸固体固体溶液中的离子的吸附溶液中的
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