大学普化溶液与胶体.pptx
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1、General Chemistry16.1 6.1 溶液溶液6.2 6.2 稀溶液的依数性稀溶液的依数性6.3 6.3 胶体溶液胶体溶液6.46.4*高分子溶液、表面活性物质高分子溶液、表面活性物质和乳浊液和乳浊液内容提要内容提要第第1页页/共共72页页General Chemistry2分散体系的定义与分类分散体系的定义与分类分散体系(分散系):分散体系(分散系):一种或几种物质被分散成微一种或几种物质被分散成微小的粒子分布在另一种物质所构成的体系。小的粒子分布在另一种物质所构成的体系。分散质:分散质:分散系中被分散的物质,通常分散质含量较分散系中被分散的物质,通常分散质含量较少,一般少,一
2、般不连续不连续。分散剂:分散剂:起分散作用的物质,存在于分散质周围,一起分散作用的物质,存在于分散质周围,一般是连续相。般是连续相。分散系分类:分散系分类:按分散系的聚集状态可分九类(按分散系的聚集状态可分九类(见表见表6-16-1)。)。按分散系的粒子大小可分三类(按分散系的粒子大小可分三类(见表见表6-26-2)。)。第第2页页/共共72页页General Chemistry3表表6-1 按物质聚集状态分类的分散系按物质聚集状态分类的分散系气气空气、管道煤气空气、管道煤气气气液液云、雾云、雾固固烟、尘烟、尘气气泡沫塑料泡沫塑料固固液液硅胶、肉冻硅胶、肉冻固固有色玻璃、合金有色玻璃、合金气气
3、泡沫、汽水泡沫、汽水液液液液牛奶牛奶、豆浆、豆浆固固Fe(OH)3溶胶、泥浆水溶胶、泥浆水分散剂分散剂分散质分散质实实例例第第3页页/共共72页页General Chemistry4 分散剂的聚集状态为液态的分散体系分散剂的聚集状态为液态的分散体系(气(气-液、液液、液-液和固液和固-液)均称为液)均称为液态分散液态分散系系。通常按分散质粒子的大小,将液态分。通常按分散质粒子的大小,将液态分散系分成散系分成粗分散系、胶体分散系粗分散系、胶体分散系和和分子分子(离子)分散系(离子)分散系3 3类。类。u 分子分子(离子离子)分散体系分散体系u 胶体分散体系胶体分散体系u 粗分散体系粗分散体系第第
4、4页页/共共72页页General Chemistry5表表 6-2 6-2 按分散质粒子大小分类的各种分散系按分散质粒子大小分类的各种分散系分散系类分散系类型型分子分子(离子离子)分分散系散系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溶 胶胶粒子粒子直径直径小于小于1 1 nmnm1 1100100 nmnm1 1100100 nmnm大于大于100100 nmnm存在形式存在形式小分子或离子小分子或离子高分子高分子小分子聚集体小分子聚集体分子的大聚集分子的大聚集体体主要性质主要性质均相,电子显均相,电子显微镜也不可见微镜也不可见分散质颗粒,分散质颗粒,最稳定,扩散最稳定,扩
5、散快,快,能透过半能透过半透膜透膜单相,很稳定,单相,很稳定,超显微镜可见超显微镜可见分散质颗粒,分散质颗粒,扩散慢,能透扩散慢,能透过滤纸,但过滤纸,但不不可透过半透膜可透过半透膜多相,较稳定多相,较稳定超显微镜可见超显微镜可见分散质颗粒,分散质颗粒,扩散慢,能透扩散慢,能透过滤纸,但过滤纸,但不不可透过半透膜可透过半透膜多相,不稳定,多相,不稳定,普通显微镜可普通显微镜可见分散质颗粒,见分散质颗粒,扩散很慢,扩散很慢,不不能透过滤纸能透过滤纸实实 例例氯化钠、蔗糖氯化钠、蔗糖等水溶液等水溶液蛋白质、核酸蛋白质、核酸等水溶液等水溶液氢氧化铁、氯氢氧化铁、氯化银等溶胶化银等溶胶泥浆、牛奶等泥浆
6、、牛奶等第第5页页/共共72页页General Chemistry66.1 6.1 溶溶 液液分子或离子分散系通常又称为溶液分子或离子分散系通常又称为溶液,它是分散质以小,它是分散质以小分子、离子和原子为质点均匀地分散在分散剂中所形分子、离子和原子为质点均匀地分散在分散剂中所形成的分散体系。溶液是由成的分散体系。溶液是由溶质和溶剂溶质和溶剂组成的,根据溶组成的,根据溶质的聚集状态的不同可以有气体溶液、液体溶液和固质的聚集状态的不同可以有气体溶液、液体溶液和固体溶液,科学研究中最常用到的还是液体溶液。体溶液,科学研究中最常用到的还是液体溶液。溶液的性质与溶剂及溶质的相对含量,即溶液的浓度溶液的性
7、质与溶剂及溶质的相对含量,即溶液的浓度密切相关,本节中主要介绍几种溶液浓度的表示方法,密切相关,本节中主要介绍几种溶液浓度的表示方法,如如物质的量浓度、质量摩尔浓度、摩尔分数、物质的量浓度、质量摩尔浓度、摩尔分数、质量分数质量分数等。等。第第6页页/共共72页页General Chemistry76.1.1 6.1.1 溶质溶质B B的物质的量浓度的物质的量浓度 n nB B为物质为物质B B的物质的量,的物质的量,SISI单位为单位为molmol;V V 为混合物为混合物的体积,的体积,SISI单位为单位为m m3 3。体积常用的非。体积常用的非SISI单位为单位为L L,故物,故物质的量浓
8、度质的量浓度c cB B的常用单位为的常用单位为molmolL L-1-1。指单位体积溶液中所含溶质物质的量,用符号指单位体积溶液中所含溶质物质的量,用符号c cB B表示,即表示,即第第7页页/共共72页页General Chemistry86.1.2 6.1.2 溶质溶质B B的质量摩尔浓度的质量摩尔浓度溶液中溶质溶液中溶质B B的物质的量除以溶剂的质量,称为溶的物质的量除以溶剂的质量,称为溶质质B B的质量摩尔浓度,用符号的质量摩尔浓度,用符号b bB B表示,表示,SISI单位单位 molmolkgkg-1-1。物理意义:在物理意义:在1Kg1Kg溶剂中所含溶质的物质的量。溶剂中所含溶
9、质的物质的量。由于溶剂的质量不受温度的影响,因此溶质的质由于溶剂的质量不受温度的影响,因此溶质的质量摩尔浓度时一个与温度无关的物理量。量摩尔浓度时一个与温度无关的物理量。第第8页页/共共72页页General Chemistry96.1.3 6.1.3 溶质溶质B B的摩尔分数的摩尔分数 溶溶液液中中溶溶质质B B的的物物质质的的量量与与各各组组分分总总的的物物质质的的量量之之比比,称称为为溶溶质质B B的的摩摩尔尔分分数数,用用符符号号xB B表表示示,SISI单位为单位为1 1。式中,式中,n nA A为溶剂的物质的量,单位为为溶剂的物质的量,单位为molmol;n nB B为溶质的物为溶
10、质的物质的量,单位为质的量,单位为molmol。对于一个两组分溶液体系来说,溶质的摩尔分数与对于一个两组分溶液体系来说,溶质的摩尔分数与溶剂的摩尔分数分别为:溶剂的摩尔分数分别为:第第9页页/共共72页页General Chemistry106.1.4 6.1.4 溶质溶质B B的质量分数的质量分数溶溶液液中中溶溶质质B B的的质质量量与与各各组组分分总总的的质质量量之之比比,称称为为溶质溶质B B的质量分数,用符号的质量分数,用符号wB B表示,表示,SISI单位为单位为1。显然,对两组分体系有显然,对两组分体系有显然,对两组分体系有显然,对两组分体系有x xA Ax xB B1 1 1 1
11、。同理,。同理,。同理,。同理,多组分体系中有多组分体系中有多组分体系中有多组分体系中有式中,式中,mB为为B的质量,的质量,SI单位为单位为kg,m为混合物的质为混合物的质量,量,SI单位为单位为kg。质量分数的单位为。质量分数的单位为1。也可以用也可以用百分数表示。百分数表示。第第10页页/共共72页页General Chemistry11溶溶液液中中溶溶质质B B的的质质量量与与混混合合物物的的体体积积之之比比,称称为为溶溶质质B B的质量浓度,用符号的质量浓度,用符号B表示表示6.1.5 6.1.5 溶质溶质B B的质量浓度的质量浓度式中,式中,mB为为B的质量,的质量,SI单位为单位
12、为kg,V为混合物的体为混合物的体积,积,SI单位为单位为m3。质量浓度的。质量浓度的SI单位为单位为kgm-3,常用常用单位为单位为gmL-1。例如:味事达酱油的氨基酸态氮例如:味事达酱油的氨基酸态氮1.20g/100mL(W/V)永春老醋酸度永春老醋酸度6.5g/100mL(W/V)第第11页页/共共72页页General Chemistry12【解解】100g溶液中,溶液中,NaCl和和H2O的物质的量分别为:的物质的量分别为:例例1 1计计算算w(NaCl)=10%的的氯氯化化钠钠水水溶溶液液中中溶溶质质和溶剂的摩尔分数。和溶剂的摩尔分数。所以:所以:第第12页页/共共72页页Inor
13、ganic and Analytical Chemistry136.1.6 6.1.6 溶液浓度的换算溶液浓度的换算1.物质的量浓度物质的量浓度(c cB B)与质量分数与质量分数(wB B)若溶质若溶质B的质量分数为的质量分数为wB,溶溶液的密度为液的密度为,则该溶,则该溶液的液的物质的量浓度物质的量浓度(c cB B)与质量分数与质量分数(wB B)的关系为:的关系为:式中,式中,用用m代表溶液的质量。代表溶液的质量。第第13页页/共共72页页Inorganic and Analytical Chemistry14若该系统是一个两组分系统,且若该系统是一个两组分系统,且B组分的含量组分的含
14、量较少,则溶液的质量较少,则溶液的质量m近似等于溶剂质量近似等于溶剂质量mA,上,上式可近似为:式可近似为:(2)物质的量浓度物质的量浓度(c cB B)与质量摩尔浓度与质量摩尔浓度(b bB B)若已知溶液的密度若已知溶液的密度和溶液的质量和溶液的质量m,则有:,则有:若该溶液是稀的水溶液,则:若该溶液是稀的水溶液,则:cB/molL-1bB/molkg-1第第14页页/共共72页页General Chemistry15解:解:例例2 2 w(HAc)=4.64%的醋酸水溶液,在的醋酸水溶液,在20时,时,=1.005kgL-1。求算。求算c(HAc)和和b(HAc)。由于该醋酸溶液浓度较小
15、,可以用公式由于该醋酸溶液浓度较小,可以用公式1-12近似计算质量摩尔浓度:近似计算质量摩尔浓度:第第15页页/共共72页页General Chemistry166.2 6.2 稀溶液的依数性稀溶液的依数性 例如例如:同浓度同浓度的的蔗糖水溶液与葡萄糖水溶液具有蔗糖水溶液与葡萄糖水溶液具有相同相同的的蒸气压、沸点、凝固点以及渗透压。蒸气压、沸点、凝固点以及渗透压。2.仅决定于溶质的独立质点数,即仅决定于溶质的独立质点数,即溶液的溶液的浓度浓度溶溶液液的的性性质质(如如颜色颜色、导电性等导电性等)1.由由溶质的本质溶质的本质决定决定 例如例如:同浓度同浓度的的FeCl3与与CuSO4颜色各颜色各
16、不相同不相同,同同浓度的浓度的NaCl与与HAc的导电性的导电性不同不同。(如如蒸气压、沸点等蒸气压、沸点等)当这类溶液越稀,这种性质表现得越有规律。当这类溶液越稀,这种性质表现得越有规律。当溶质是电解质或非电解质的浓溶液时,依数性规律。当溶质是电解质或非电解质的浓溶液时,依数性规律。依数性规律是依数性规律是难挥发难挥发的的非电解质非电解质稀溶液稀溶液的共性。的共性。第第16页页/共共72页页General Chemistry17蒸气压下降蒸气压下降(Theloweringofthevaporpressure)沸点上升沸点上升 (Theelevationoftheboilingpoint)凝固
17、点降低凝固点降低 (Thedepressionofthefreezingpoint)渗透压渗透压 (Thephenomenonofosmoticpressure)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:第第17页页/共共72页页General Chemistry186.2.1 6.2.1 溶液的蒸气压下降溶液的蒸气压下降 当当低低能能分分子子撞撞到到液液面面时时会会被被拉拉回回到到液液体体中中,这这种由蒸气变成液体的过程叫种由蒸气变成液体的过程叫液化或冷凝液化或冷凝。蒸蒸发发是是常常见见的的现现象象。例例如如一一杯杯水水,敞敞口口放放置置一一段段时时间间会会发发现现
18、其其体体积积减减少少,这这只只能能是是水水分分子子由由液液态态转转为为气气态态的的结结果果。这这种种液液体体变变成成蒸蒸气气或或气气体体的的过过程程就就叫叫做做液体的蒸发液体的蒸发。第第18页页/共共72页页General Chemistry191 1液体的蒸汽压液体的蒸汽压在一定温度下的密闭容器中,当液体与其蒸气达到在一定温度下的密闭容器中,当液体与其蒸气达到液、气两相平衡时,液面上方的蒸气称为液、气两相平衡时,液面上方的蒸气称为饱和蒸气饱和蒸气,饱和蒸气所产生的压力称为该温度下液体的饱和蒸气所产生的压力称为该温度下液体的饱和蒸饱和蒸气压气压,简称,简称蒸气压蒸气压。第第19页页/共共72页
19、页General Chemistry20 液体的蒸气压与液体的液体的蒸气压与液体的性质和温度性质和温度有关。在相同温有关。在相同温度下,不同的液体,其蒸气压不同。温度升高时,液度下,不同的液体,其蒸气压不同。温度升高时,液体的蒸气压增大。体的蒸气压增大。液体的蒸气压等于外压时的温度称为液体的蒸气压等于外压时的温度称为液体的沸点液体的沸点。液体的沸点与外压有关,外压越大,沸点就越高。液体的沸点与外压有关,外压越大,沸点就越高。液体在液体在101.325 kPa 101.325 kPa 下的沸点称为下的沸点称为正常沸点正常沸点。固体物质也具有一定的蒸气压。但一般情况下,固固体物质也具有一定的蒸气压
20、。但一般情况下,固体的蒸气压较小。体的蒸气压较小。第第20页页/共共72页页General Chemistry212.2.稀溶液的蒸气压下降稀溶液的蒸气压下降纯溶剂p*饱和蒸气溶液p饱和蒸气代表难挥发的溶质分子代表难挥发的溶质分子a:a:纯溶剂的蒸发示意图纯溶剂的蒸发示意图b:b:稀稀溶液的蒸发示意图溶液的蒸发示意图代表溶剂分子;代表溶剂分子;第第21页页/共共72页页General Chemistry22P 稀溶液的蒸气压;稀溶液的蒸气压;PA*纯溶剂的蒸气压;纯溶剂的蒸气压;xA溶剂的摩尔分数溶剂的摩尔分数设溶质的摩尔分数为设溶质的摩尔分数为xB,则,则1-xA=xB拉乌尔定律拉乌尔定律:
21、(1887年,法国物理学家年,法国物理学家)在一定温度下,在一定温度下,难挥发难挥发难挥发难挥发非电解质稀溶液非电解质稀溶液的的蒸气压蒸气压P等于等于纯溶剂的蒸气压纯溶剂的蒸气压PA*乘以乘以溶剂的摩尔分数溶剂的摩尔分数xA。P=PA*xAP 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。P=PA*P=PA*(1-xA)=PA*xB一一定定温温度度下下,稀稀溶溶液液的的蒸蒸气气压压下下降降p和和溶溶质质的的摩摩尔尔分分数数xB成正比成正比”。拉乌尔定律。拉乌尔定律只适用只适用于难挥发、非电解质的稀溶液。于难挥发、非电解质的稀溶液。第第22页页/共共72页页General Ch
22、emistry23 一一定定温温度度下下,对对一一种种溶溶剂剂来来说说PA*为为定定值值。若若溶溶剂的摩尔质量为剂的摩尔质量为MA,则,则K常数,其物理意义是常数,其物理意义是bB1molkg-1时溶液的蒸气压下降值。时溶液的蒸气压下降值。(因为(因为nAnB)在一定温度下,难挥发非电解质稀溶液的蒸气在一定温度下,难挥发非电解质稀溶液的蒸气压下降压下降p与溶液的质量摩尔浓度与溶液的质量摩尔浓度bB成正比。成正比。第第23页页/共共72页页General Chemistry246.2.2 6.2.2 溶液的沸点升高和疑固点下降溶液的沸点升高和疑固点下降1.1.沸点沸点:液体的蒸汽压等于外界大气压
23、时,液体开始:液体的蒸汽压等于外界大气压时,液体开始沸腾,此时的温度称为该液体的沸点。常用沸腾,此时的温度称为该液体的沸点。常用T Tb b表示。表示。2.2.凝固点凝固点:指固液相共存时的温度,即固相与液相蒸汽:指固液相共存时的温度,即固相与液相蒸汽压相等时的温度。常用压相等时的温度。常用T Tf f表示。表示。第第24页页/共共72页页General Chemistry25溶液的沸点升高和凝固点降低溶液的沸点升高和凝固点降低P/P/kPakPaT/101.3101.3TbTfTb*Tf*TbTf第第25页页/共共72页页General Chemistry26溶溶液液的的蒸蒸气气压压总总是是
24、低低于于纯纯溶溶剂剂的的蒸蒸气气压压,溶溶液液的的沸点升高,凝固点降低。沸点升高,凝固点降低。Tb*纯溶剂的沸点;纯溶剂的沸点;Tb稀溶液的沸点稀溶液的沸点Tf*纯溶剂的凝固点;纯溶剂的凝固点;Tf稀溶液的凝固点稀溶液的凝固点Tb-Tb*=Tb=KbbBKb溶剂沸点上升常数,溶剂沸点上升常数,Kf 溶剂凝固点降低系数;溶剂凝固点降低系数;大小决定于溶剂的本性大小决定于溶剂的本性,与溶剂的摩尔质量、沸点、,与溶剂的摩尔质量、沸点、汽化热有关汽化热有关;Tf*-Tf=Tf=Kf bBbB 溶质的质量摩尔浓度溶质的质量摩尔浓度(mol/Kg)。第第26页页/共共72页页General Chemist
25、ry27几种溶剂的几种溶剂的Kb和和Kf值值溶溶剂剂Tf/KKf/Kkgmol-1Tb/KKb/Kkgmol-1水水273.151.86373.150.52苯苯278.665.12353.352.53乙酸乙酸289.63.90390.93.07四氯化碳四氯化碳250.229.8351.654.88环己烷环己烷279.520.23542.79萘萘353.06.94915.80第第27页页/共共72页页General Chemistry28水的水的Kb0.52Kmol-1kg由由TbKbbB得得Tb1.134molkg-10.52Kmol-1kg0.59K此溶液的沸点为此溶液的沸点为373.15K
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