物質(zhì)的化學(xué)組成與聚集狀態(tài)PPT課件

1、第1頁/共54頁單齒配體：只含有一個配位原子的配體。 例如Cl、NH3、I等多齒配體：復(fù)雜多元有機(jī)酸根、多元胺等常含有兩個或兩個以上的配位 原子，他們作為配體時稱為多齒配體。 例如乙二胺為雙齒配體、EDTA（乙二胺四乙酸根）為六齒配體 H2NCH2CH2NH2、(-OOCCH2)2NCH2CH2N(CH2COO-)2多齒配體和中心原子形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)的配合物，有點(diǎn)象螃蟹的雙螯鉗住東西起螯合作用一樣，這類配體也稱為螯合劑，形成的配離子稱為螯合離子，配合物稱為螯合物。 鰲合物：多齒配體與中心離子形成具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的配合物，穩(wěn)定性較強(qiáng)第2頁/共54頁二、團(tuán)簇 定義：是指由幾個至上千個原子或其結(jié)合態(tài)單元相互

2、作用結(jié)合在一起而 形成的相對穩(wěn)定的化學(xué)單元。特征：空間尺度在納米級左右，是納米材料的基礎(chǔ)，其性能與所含原 子、原子數(shù)目、空間位置及相互作用有關(guān)。分類：舉例：金剛石：硬度最大、熔點(diǎn)最高（3550）不導(dǎo)電石墨：有導(dǎo)電性和潤滑性碳團(tuán)簇：金屬簇：Lin、Cun、Hgn非金屬簇：Cn、Nn、Arn分子簇（H2O）n、（NaCl）n第3頁/共54頁 例，球碳C60，由60個碳原子以20個六邊形和12個五邊形相間組成的32面體的球形分子。碳納米管是一種由單層或多層石墨卷成的納米微管。第4頁/共54頁三、非整比化合物 組成物質(zhì)的元素的原子數(shù)目間不成整數(shù)比，例如碳化物。 碳化物是指碳與電負(fù)性比碳小的元素所形成的

3、二元化合物。碳化物有離子型、共價型、金屬型三類。大多數(shù)活潑的主族元素和C形成的是離子型化合物，如Na2C2、Li2C2、CaC2、Al4C3、Be2C。碳與電負(fù)性與其接近的元素化合，形成共價型碳化物。其中重要的有SiC、B4C等，都屬原子晶體。第5頁/共54頁 金屬型碳化物是碳與d區(qū)金屬元素如：鈦、鋯、釩、鉻、鉬、鎢、錳、鐵等d區(qū)金屬作用而生成的，這類物質(zhì)具有金屬光澤，能導(dǎo)電導(dǎo)熱，熔點(diǎn)高，硬度大。金屬型碳化物是許多合金鋼的重要成分，在工業(yè)上有重要的應(yīng)用。金屬型碳化物組成和結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，不符合正?；蟽r規(guī)則，原子數(shù)目也不一定成整數(shù)比。其原因是原子半徑較小的碳原子（半徑為0.077nm）進(jìn)入到金屬

4、晶格的空隙中，形成一種“間隙化合物”，實(shí)際上是一種固溶體，是一種合金，所以金屬型碳化物中碳與金屬的量的比是可變的，化學(xué)組成不符合化合價規(guī)則。d區(qū)金屬原子含有較多的價電子，形成金屬鍵后還有多余的價電子，有可能與進(jìn)入晶格間隙的碳原子形成共價鍵，這就是這類碳化物的熔點(diǎn)和硬度特別高，甚至可能超過原金屬的原因。 第6頁/共54頁四、金屬有機(jī)化合物 金屬原子和有機(jī)基團(tuán)中碳原子鍵合而成，即含有M-C鍵的化合物，分為離子型、鍵型和鍵型。例如，Ni(CO)4,的熱分解制備鎳粉，三丁基鋁熱分解制備金屬鋁膜（化學(xué)氣相沉積法）等，說明M-C鍵不穩(wěn)定，易斷裂。第7頁/共54頁五、高分子化合物高分子化合物是一類十分重要的

5、化合物。高分子合成材料應(yīng)用廣泛，幾乎滲透到所有的技術(shù)領(lǐng)域。高分子化合物是一類分子量很大的化合物。它的分子中可含幾千、幾萬、甚至幾十萬個原子，其分子量可以大到幾萬、幾十萬、幾百萬不等，而一般低分子化合物的分子中只含幾個到幾十個原子，其分子量大多在1000以下。 我們把彼此能夠互相連接起來而形成高分子化合物的低分子化合物（如乙烯）稱為單體；而將所得到的高分子化合物（如聚乙烯）稱為聚合物或高聚物。第8頁/共54頁單體 高聚物 高分子化合物是由許多相同的簡單的結(jié)構(gòu)單元通過共價鍵經(jīng)多次重復(fù)連結(jié)而成。這些重復(fù)的結(jié)構(gòu)單元稱為鏈節(jié)，鏈節(jié)的組成與單體的組成相同或相似。如聚乙烯分子中的鏈節(jié)為CH2-CH2，而合成

6、聚乙烯的單體為乙烯即CH2=CH2。高聚物分子中所含鏈節(jié)的數(shù)目n，稱為聚合度，它是衡量高分子大小的一個指標(biāo)。 高分子化合物主鏈中均是C-C鍵，稱為碳鏈高分子化合物；主鏈中有C-C鍵，還有C-O，C-N鍵，則稱為雜鏈高分子化合物；主鏈中僅含有Si、P、O等元素而沒有C原子的高分子化合物稱為元素有機(jī)高分子化合物。第9頁/共54頁 應(yīng)當(dāng)指出，低分子化合物的組成和分子量總是固定不變的。而同一種組分的高分子化合物內(nèi)各個分子所含的鏈節(jié)數(shù)目不同，因此每個分子的分子量也不同，所以高分子化合物實(shí)際上是由許多鏈結(jié)構(gòu)相同而聚合度不同的化合物組成的混合物。因此，高分子化合物的分子量一般指的是平均分子量，聚合度為平均聚

7、合度。例如平均分子量為8萬的聚苯乙烯（n=800），其分子量可在幾百到（n10）到26萬（n=2600）之間變動。平均分子量的大小和各種分子量的分布情況，對于高分子化合物的性質(zhì)有很大的關(guān)系。第10頁/共54頁2.2固體一、晶體（長程、短程都有序） 晶體結(jié)構(gòu)的特征： 具有整齊的、有規(guī)則的幾何外形和固定的熔點(diǎn)。這些特征都是晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的反映，是組成晶體的粒子（離子、原子或分子）有規(guī)律的排列在空間的一定點(diǎn)上所構(gòu)成的，它們相互間的距離固定不變，并按特定的幾何規(guī)律以周期性重復(fù)的方式排列著。第11頁/共54頁 將晶體中的粒子想象成幾何中的點(diǎn)，這些點(diǎn)在空間排列的總和稱為晶格（或點(diǎn)陣），在晶格上排有粒子的那些

8、點(diǎn)，稱為晶格結(jié)點(diǎn)。 晶格為一切晶體所特有，表示了晶體周期性結(jié)構(gòu)的規(guī)律。對于不同種類的晶體，其粒子在空間排列的規(guī)律性可能不同，但對同種類晶體來說，則總是相同的。第12頁/共54頁晶格或點(diǎn)陣若把原子或原子結(jié)合態(tài)單元看成幾何學(xué)上的結(jié)點(diǎn)，這些結(jié)點(diǎn)按一定規(guī)則排列所組成的幾何圖形。晶胞晶體三維點(diǎn)陣中存在一個能夠完全代表晶格特征的、能反映晶格對稱性的周期單元，稱作晶胞。 通常是一個平行六面體,是由一定的分子、離子或原子按一定規(guī)則排列構(gòu)成的，具有一定的幾何形狀。 單晶體如果能用一個空間點(diǎn)陣圖形貫穿整個晶體，叫單晶體。第13頁/共54頁1、離子晶體 離子晶體：正負(fù)離子間通過靜電引力（離子鍵）結(jié)合在一起的一類晶體

9、。離子晶體的晶格結(jié)點(diǎn)上交替排列著正負(fù)離子，結(jié)點(diǎn)之間通過離子鍵相互結(jié)合。 結(jié)構(gòu)特征： （1 1）、離子晶體中不存在單個分子。）、離子晶體中不存在單個分子。 （2 2）、由于離子鍵無方向性、飽和性，一個離）、由于離子鍵無方向性、飽和性，一個離子周圍總是盡可能多地吸引異號電荷的離子，正子周圍總是盡可能多地吸引異號電荷的離子，正負(fù)離子間堆積越密集越好。晶體結(jié)構(gòu)主要取決于負(fù)離子間堆積越密集越好。晶體結(jié)構(gòu)主要取決于離子間的最大允許的配位數(shù)和電中性的要求。離子間的最大允許的配位數(shù)和電中性的要求。 （3 3）、離子鍵強(qiáng)度較大，離子晶體多數(shù)有較高）、離子鍵強(qiáng)度較大，離子晶體多數(shù)有較高的熔、沸點(diǎn)和較大的硬度。固態(tài)

10、時離子只能在晶的熔、沸點(diǎn)和較大的硬度。固態(tài)時離子只能在晶格結(jié)點(diǎn)附近作有規(guī)則的振動，不能自由移動，因格結(jié)點(diǎn)附近作有規(guī)則的振動，不能自由移動，因而不能導(dǎo)電（固體電解質(zhì)例外）。熔化或溶解后，而不能導(dǎo)電（固體電解質(zhì)例外）。熔化或溶解后，離子能自由移動，有較大的導(dǎo)電性。離子能自由移動，有較大的導(dǎo)電性。第14頁/共54頁第15頁/共54頁 （4）、離子鍵的強(qiáng)度可用晶格能）、離子鍵的強(qiáng)度可用晶格能(EL)的大小來的大小來衡量，晶格能是指在衡量，晶格能是指在298.15k和和100kPa的壓的壓力下由氣態(tài)正離子和氣態(tài)負(fù)離子生成力下由氣態(tài)正離子和氣態(tài)負(fù)離子生成1mol離子離子晶體時所釋放出來的能量。晶格能越大，

11、離子晶體時所釋放出來的能量。晶格能越大，離子鍵越強(qiáng)，結(jié)合力越大，晶體越穩(wěn)定。鍵越強(qiáng)，結(jié)合力越大，晶體越穩(wěn)定。 EL = k Z+Z-/r+r- f=k(Q+ | | Q- | |)/(r+r-)2 (平方) 晶格能大的離子晶體表現(xiàn)出高的熔點(diǎn)，而晶格晶格能大的離子晶體表現(xiàn)出高的熔點(diǎn)，而晶格能小的離子晶體表現(xiàn)出低的熔點(diǎn)。例：能小的離子晶體表現(xiàn)出低的熔點(diǎn)。例： NaF NaCl NaBr NaI熔點(diǎn)（熔點(diǎn)（） 993 801 747 661第16頁/共54頁 2、分子晶體構(gòu)構(gòu)成：成：結(jié)結(jié)點(diǎn)點(diǎn)上排列著極性分子或非極性分子， 分子間由范德華力或氫鍵結(jié)合合結(jié)構(gòu)特征； （1）、存在單個的共價鍵小分子。分子內(nèi)

12、的原子間存在著共價鍵，分子之間為分子間力。 （2）、由于分子間力和氫鍵都較弱，只需較少的能量就能破壞其晶體結(jié)構(gòu)，因而分子晶體熔點(diǎn)低，硬度小。 （3）、不導(dǎo)電。 第17頁/共54頁（4 4）、分子晶體是依靠分子間作用力結(jié)合起來的，分子間作用力的大小決定該晶）、分子晶體是依靠分子間作用力結(jié)合起來的，分子間作用力的大小決定該晶體的熔點(diǎn)和硬度。分子間作用力中氫鍵的作用強(qiáng)度最大，其次為色散力。有氫體的熔點(diǎn)和硬度。分子間作用力中氫鍵的作用強(qiáng)度最大，其次為色散力。有氫鍵存在的分子晶體熔點(diǎn)較高，硬度較大。例：水。鍵存在的分子晶體熔點(diǎn)較高，硬度較大。例：水。 對于沒有氫鍵的分子晶體，色散力與分子量呈正比，分子量

13、大者熔點(diǎn)較高。對于沒有氫鍵的分子晶體，色散力與分子量呈正比，分子量大者熔點(diǎn)較高。 例 ：例 ： S i FS i F4 4 S i C l S i C l4 4 S i B r S i B r4 4 SiISiI4 4 熔點(diǎn)（熔點(diǎn)（） -92.2 -70 5.4 120.5-92.2 -70 5.4 120.5第18頁/共54頁3、原子晶體 構(gòu)構(gòu)成：結(jié)點(diǎn)上排列著中性原子，原子間由共價鍵結(jié)合合 性質(zhì)： 原子晶體是大分子晶體。分辨不出單個分子，整個晶體是個大分子。 由于共價鍵較牢固，鍵能很大，原子晶體有很高的熔點(diǎn)有很高的熔點(diǎn)和硬度，具有原子晶體的物質(zhì)在工業(yè)常被用作磨料、和硬度，具有原子晶體的物質(zhì)在

14、工業(yè)常被用作磨料、耐火材料等；耐火材料等； 原子晶體不含離子，在固態(tài)和熔化時都不導(dǎo)電；原子晶體不含離子，在固態(tài)和熔化時都不導(dǎo)電； 不溶于常見溶劑。不溶于常見溶劑。 性質(zhì)與共價鍵大小的關(guān)系： 共價鍵鍵強(qiáng)越大，熔點(diǎn)、硬度等越高。 典型晶體：金剛石、石墨、硅、鍺、碳化硅（俗稱金剛砂）、二氧化硅、碳化硼等 第19頁/共54頁 金剛石是典型的原子晶體，每個C原子以4個SP3雜化軌道與周圍4個C原子形成4個共價鍵，無數(shù)多個C通過共價鍵連接成一個三維空間的骨架結(jié)構(gòu)。此外還有金剛砂(SiC)、石英(SiO2 )、碳化硼（B4C）、氮化硼(BN)、氮化鋁(AlN) 。第20頁/共54頁4、金屬晶體 構(gòu)成：結(jié)點(diǎn)上

15、排列著原子或正離子，其間由自由電子結(jié)合 性質(zhì)：有較高的熔點(diǎn)和硬度，但有例外，如Hg 良好的導(dǎo)熱、導(dǎo)電性 良好的延展性，金屬光澤，不透明 性質(zhì)的影響因素： 原子半徑、有效核電荷、外層電子組態(tài) 典型晶體：Cu、Fe、Zn、Ti、Pb、Sn、Bi 等第21頁/共54頁 結(jié)構(gòu)特征：（1）、大分子晶體。（2）、由于金屬鍵的強(qiáng)度不同，各種金屬單質(zhì)的熔點(diǎn)、硬度有較大差別。例如W熔點(diǎn)3390，是金屬單質(zhì)中熔點(diǎn)最高的，而Hg的熔點(diǎn)為-38.4。（3）、具有導(dǎo)電性，傳熱性，延展性；有光澤、不透明。（4）、金屬鍵無方向性、飽和性，只要金屬原子周圍空間允許，總是盡可能多地在原子周圍排布更多的原子，因此，配位數(shù)都很高。

16、第22頁/共54頁5、過渡型晶體除了上述四種典型的基本晶體類型外，還有一些晶體處于非典型狀態(tài)，即處于從一種典型的基本晶體類型向另一種典型的基本晶體類型的過渡途中，這類晶體稱為過渡型晶體。 原因：離子極化理論，消弱了正、負(fù)離子間作用力 離子極化理論 從整體看，任何元素的離子其外層電子云是以原子核為中心作球狀對稱分布的。所以，離子都可以看作一個球形。雖然離子是帶有電荷的，但原子核外電子云的負(fù)電荷“重心”與原子核正電荷“重心”是重合的，不存在偶極。在離子型化合物中，正負(fù)離子間存在著互相作用。當(dāng)一個正離子靠近一個負(fù)離子時，由于正離子具有多余的正電荷，相當(dāng)于一個外加電場正極的作用，它吸引負(fù)離子外層電子，

17、使負(fù)離子的外層電子云和核發(fā)生相對位移，負(fù)離子的負(fù)電荷“重心”偏向正離子一邊，發(fā)生變形。第23頁/共54頁 負(fù)離子在正離子的誘導(dǎo)下，正負(fù)電荷“重心”不再重合，產(chǎn)生了誘導(dǎo)偶極，并有了誘導(dǎo)偶極矩。同樣道理，正離子在負(fù)離子的誘導(dǎo)下也產(chǎn)生了誘導(dǎo)偶極矩。這種在外電場作用下，離子發(fā)生變形產(chǎn)生誘導(dǎo)偶極矩的現(xiàn)象稱為離子的極化。 一種離子使異號離子發(fā)生極化的能力稱為離子的極化力。 一種離子被異號離子極化的程度，即發(fā)生變形程度稱為離子的變形性，通常用離子極化率表示。 在離子相互極化時，離子具有雙重性質(zhì)。作為電場，能使周圍異號電荷離子極化，具有極化力。作為被極化的對象，本身被極化而變形。但一般而言，負(fù)離子半徑較大，外

18、層電子構(gòu)型為8電子型，所以負(fù)離子的極化力較弱，變形性較大。相反，正離子具有較強(qiáng)的極化力，變形性卻不大。所以，當(dāng)正負(fù)離子相互作用時，主要是正離子對負(fù)離子的極化作用，使負(fù)離子發(fā)生變形。 第24頁/共54頁 離子間的極化是雙方同時發(fā)生的行為，離子間相互極化后，導(dǎo)致雙方離子外層電子云變形而相互靠攏，造成部分電子云相互滲透和重疊。隨著離子間相互極化作用的逐漸增強(qiáng)，鍵的離子性減小而共價性增大，并形成一系列由離子性鍵到共價性鍵的過渡狀態(tài)。以鹵化銀晶體為例 AgF AgCl AgBr AgI鍵型變化 相互極化作用增強(qiáng) 鍵的極性（離子性）減小鹵離子從F-到I-，半徑逐漸增大，極化作用逐漸增強(qiáng)，因此在AgF晶體中

19、，Ag+與F-主要以離子鍵結(jié)合，在AgCl,AgBr晶體中，含有較高的共價鍵成分，在AgI晶體中，已經(jīng)由離子鍵過渡到了共價鍵。第25頁/共54頁離子極化對晶體的熔點(diǎn)也有影響，一般講，由離子所組成的離子晶體較共價鍵構(gòu)成的分子所組成的分子晶體具有較高的熔點(diǎn)。例如：NaCl和AgCl，雖然具有相同的晶體結(jié)構(gòu)，但NaCl熔點(diǎn)為801，而AgCl的熔點(diǎn)卻只有450。這是由于Ag+的極化力和變形性都很大，Ag+和Cl-相互極化作用大，鍵的共價性增多的緣故。例如：FeCl2熔點(diǎn)672，F(xiàn)eCl3熔點(diǎn)306 同一元素的氯化物、氧化物，高價態(tài)的傾向于形成共價鍵為主的分子晶體，熔點(diǎn)低；低價態(tài)的傾向于形成離子鍵為主

20、的離子晶體，熔點(diǎn)高。第26頁/共54頁例如，石墨是層狀結(jié)構(gòu)晶體，在石墨晶體中，C原子以SP2雜化與另3個C原子的SP2雜化軌道以共價鍵結(jié)合，形成正六角形的平面層。每一個C原子還有一個未參加雜化的P電子，這些互相平行的P軌道可以互相重疊形成遍及整個平面層的離域大鍵。層內(nèi)C-C以共價鍵相結(jié)合，相似于原子晶體。層間以分子間力相結(jié)合，相似于分子晶體。層間易滑動，石墨常用作潤滑劑。離域的大鍵相似于金屬鍵，電子能在每一層平面方向移動，使石墨具有金屬光澤，良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性。 第27頁/共54頁 二、非晶體 （無序排列） 第28頁/共54頁2、非晶態(tài)薄膜通常采用射頻等離子體化學(xué)氣相沉積法所制備的半導(dǎo)體器件。

21、3、非晶態(tài)合金液態(tài)金屬快速凝固所至。第29頁/共54頁 2.3液體和液晶液體無固定形狀，有流動性，結(jié)構(gòu)上近程有序，遠(yuǎn)程無序。一、水的性質(zhì)和應(yīng)用1、H2O的構(gòu)成：HO共價鍵。水分子間以氫鍵結(jié)合 氫鍵一個電負(fù)性較大的原子X與H原子形成共價鍵時，電子云強(qiáng)烈偏向X，使氫原子成為幾乎沒有電子的帶正電荷的核，因此H還可以與另一個分子中電負(fù)性大的Y原子產(chǎn)生靜電引力。 即XH.Y 第30頁/共54頁 高電負(fù)性原子一般指F, O, N原子。當(dāng)H原子和F, O, N以共價鍵結(jié)合成HF,H2O,NH3等分子時，成鍵的共用電子對強(qiáng)烈地偏向于F, O, N原子一邊，使得H原子幾乎成為“赤裸”的質(zhì)子，由于質(zhì)子的半徑特別小

22、，它可以受另一分子中的F,O,N原子吸引而形成氫鍵。 氫鍵有兩個特征：1、比化學(xué)鍵弱的多，但比范德華力稍強(qiáng)，其鍵能約在10-40kJ/mol。2、具有方向性和飽和性。氫鍵中X,H,Y三原子一般在一條直線上，鍵角接近180。并且每一個X-H只能與一個Y原子形成氫鍵。 第31頁/共54頁2、 H2O的解離：用精密的電導(dǎo)儀可以測出純水有非常微弱的導(dǎo)電性，這表明水存在著微弱的自身離解反應(yīng)。 一定溫度時，反應(yīng)達(dá)到平衡時有：K = C(H3O +)C(OH-) ,該平衡常數(shù)為水的離解平衡常數(shù)，以 表示，稱為水的離子積常數(shù)。 標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)為：PH值為：wK第32頁/共54頁討論：（1）、何謂中性溶液？必要條

23、件是C(H3O +) = C(OH-)，常規(guī)pH = 7，必須是在室溫條件下。例如50水中性時，pH = 6.6而不是7。（2）、酸度是指溶液中H+濃度，堿度是指溶液中OH-濃度，不是酸的濃度和堿的濃度。第33頁/共54頁3、關(guān)于水的幾個概念： 蒸發(fā)：液相水H2O（l）表面的部分H2O逸入氣相成為水蒸氣H2O（g）的 過程； 凝聚： H2O（g）不斷運(yùn)動，彼此碰撞，重新進(jìn)入液相的過程； 飽和蒸氣壓：蒸發(fā)和凝聚平衡時，水蒸氣H2O（g）所具有的壓力； 沸點(diǎn)：水的蒸氣壓與外界壓力相等時的溫度； 氣化熱： H2O（l）汽化成 H2O（g）時所吸收的熱量； 凝固點(diǎn)： H2O（l）在一定壓力下凝固為冰的

24、溫度； 熔化熱：冰熔化成水所吸收的熱量； 熱容：使一定量物質(zhì)升高單位溫度所吸收的熱量； 摩爾熱容：1mol物質(zhì)的熱容。第34頁/共54頁 討論：（1）、液體蒸氣壓大小取決于分子間作用力強(qiáng)弱，作用力強(qiáng)的，蒸氣壓低。（蒸氣壓與液體的性質(zhì)有關(guān)）（2）、升高溫度，可以使更多的分子獲得能量，擺脫其它分子吸引力而轉(zhuǎn)化為氣態(tài)分子，蒸氣壓增大。（液體的蒸氣壓隨溫度升高而增大）（3）、克拉佩龍方程式：logP2/P1=(H蒸發(fā)/2.303R)(T2-T1)/T2T1（4）、液體蒸氣壓與液體數(shù)量及液面上空體積無關(guān)。（平衡狀態(tài)）（5）、純固態(tài)物質(zhì)（如冰）也具有飽和蒸氣壓，但較液態(tài)物質(zhì)蒸氣壓低。第35頁/共54頁二、

25、溶液的蒸氣壓、凝固點(diǎn)、沸點(diǎn)和滲透壓1、溶液的蒸氣壓降低aa線為水的飽和蒸氣壓曲線，反映了水在不同溫度下的飽和蒸氣壓，曲線上的每一點(diǎn)都代表著水蒸氣和水之間的平衡狀態(tài)，該線又稱為水的氣液相平衡線。 ac線為冰的飽和蒸氣壓曲線，反映了冰在不同溫度下的飽和蒸氣壓，曲線上的每一點(diǎn)都代表著水蒸氣和冰之間的平衡狀態(tài)，該線又稱為水的氣固相平衡線。 ad線為水的凝固點(diǎn)曲線，反映了水在不同外界壓力下凝固點(diǎn)的變化，曲線上的每一點(diǎn)都代表著水的液、固兩態(tài)處于平衡狀態(tài)，該線又稱為水的液固相平衡線。 反映了水的蒸氣壓和溫度的關(guān)系以及水的物態(tài)間的轉(zhuǎn)化及溫度、壓力對水的物態(tài)的影響。 第36頁/共54頁 三條曲線的共同特點(diǎn)是兩相

26、平衡，只要系統(tǒng)所處的條件落在任何一條線上，系統(tǒng)中的水處于兩相平衡狀態(tài)中，反之，系統(tǒng)中就將有一個相要消失。 水的相圖中的三條曲線把整個圖面劃分成三個區(qū)域，即氣相區(qū)、液相區(qū)、固相區(qū)。當(dāng)系統(tǒng)所處的條件落在這些區(qū)域，系統(tǒng)中的水僅以一個相存在。 三條曲線或三個區(qū)域的交點(diǎn)就是水的三個相的平衡點(diǎn)，稱為水的三相點(diǎn)，它表示系統(tǒng)中的水在該條件下處于三相平衡。第37頁/共54頁任何揮發(fā)性的液體在一定溫度下都有一定的飽和蒸氣壓。飽和蒸氣壓是液體蒸發(fā)和蒸氣凝結(jié)建立平衡時的蒸氣壓。如果在純水的平衡系統(tǒng)中投入少量溶質(zhì)，必使液相中溶劑分子濃度相對減少，而溶劑分子濃度的減少，又導(dǎo)致液體的蒸發(fā)速度減小，原來蒸發(fā)和凝結(jié)處于平衡狀態(tài)

27、被打破，凝結(jié)速度占了優(yōu)勢，結(jié)果使系統(tǒng)在較低的蒸氣壓下與液體重新達(dá)到平衡，這說明溶質(zhì)的加入總是引起液體的蒸氣壓降低，或者說溶液的蒸氣壓總是低于同溫度下純?nèi)軇┑恼魵鈮?。這種現(xiàn)象稱為蒸氣壓下降。注意，這里所說的溶液的蒸氣壓實(shí)際上指的是溶劑的蒸氣壓。同一溫度下，純?nèi)軇┱魵鈮号c溶液蒸氣壓之差稱為溶液的蒸氣壓下降。BxwKApAp純?nèi)軇┱魵鈮喝芤赫魵鈮喝苜|(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)第38頁/共54頁 2、溶液的凝固點(diǎn)下降三相點(diǎn)a時，純水和冰的蒸氣壓相等，0.01即為水的凝固點(diǎn)。水溶液中，由于加入了溶質(zhì)而蒸氣壓降低，溶液蒸氣壓曲線與冰的蒸氣壓曲線相交于b點(diǎn)，正是溶液的凝固點(diǎn)。顯然，溶液的凝固點(diǎn)比純?nèi)軇┑哪厅c(diǎn)下降了。 fT

28、fTBbfK純?nèi)軇┑哪厅c(diǎn)溶液的凝固點(diǎn)溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度，mol/kg凝固點(diǎn)下降常數(shù)，取決于純?nèi)軇┑奶匦砸姳?.9第39頁/共54頁3、溶液的沸點(diǎn)升高水中加入難揮發(fā)性溶質(zhì)后，由于溶液的蒸氣壓降低，只有在更高的溫度下才能使它的蒸氣壓達(dá)到外壓而沸騰，于是沸點(diǎn)升高。BbbK第40頁/共54頁 4、溶液的滲透壓半透膜：只允許水分子自由通過而不允許溶質(zhì)分子或離子通過的膜狀物質(zhì)。如：細(xì)胞膜，羊皮，蘿卜皮等。 滲透：水或溶劑通過半透膜從低濃度一側(cè)進(jìn)入高濃度一側(cè)。滲透所伴隨的現(xiàn)象成為滲透現(xiàn)象。滲透現(xiàn)象進(jìn)行到一定時，到達(dá)滲透平衡。這時，半透膜兩邊液面差所表示的靜壓力稱為滲透壓。造成滲透壓的原因是：半透膜兩邊溶液

29、的蒸氣壓不等。滲透壓是阻止?jié)B透作用所需施加于溶液的最小壓力，如果所加外壓力大于滲透壓，則水分子將反過來由溶液向純水滲透，這個過程稱為反滲透。（用于海水淡化、廢水處理）第41頁/共54頁稀溶液的滲透壓與溫度和溶質(zhì)濃度的關(guān)系：綜上所述： 溶液中所含溶質(zhì)越多，即溶液的濃度越大，其蒸氣壓較純?nèi)軇┑恼魵鈮航档偷脑蕉唷?溶液蒸氣壓下降、凝固點(diǎn)下降、沸點(diǎn)上升和產(chǎn)生滲透壓僅僅決定于溶液中所含溶質(zhì)粒子的濃度，而與溶質(zhì)本身的性質(zhì)無關(guān)，溶液的這類性質(zhì)稱為溶液的依數(shù)性。cTR溶質(zhì)的摩爾濃度，mol/L氣體摩爾常數(shù)，8.314熱力學(xué)溫度第42頁/共54頁 三、表面活性物質(zhì)表面張力：液體表面的收縮張力表面能：將內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)移

30、到表面需克服表面張力做功， 使系統(tǒng)能量增加，這一能量稱為表面能。表面活性物質(zhì)：能顯著降低水溶液表面張力的物質(zhì)。表面活性物質(zhì)的構(gòu)成：線型分子，含有親水基 和憎水基表面活性劑的作用：增溶作用 潤濕作用 發(fā)泡作用乳狀液：一種或多種液體分散在另一種與它不相溶的液體中的系統(tǒng)W/O：油包水型O/W：水包油型第43頁/共54頁2.4氣體和等離子體一、理想氣體和實(shí)際氣體 理想氣體凡是在任何溫度和壓力下均服從理想氣體狀態(tài)方程PV=nRT的氣體均稱為理想氣體。 特征：分子本身不占有體積 分子間無相互作用力實(shí)際中，溫度較高、壓力較低的氣體可近似為理想氣體。理想氣體狀態(tài)方程式： PV=nRT第44頁/共54頁 討論：

31、1、R是摩爾氣體常數(shù)或氣體通用常數(shù)，物理意義是STP(101325Pa,273.15K ),1摩爾理想氣體的體積和壓力的乘積與溫度的比值，即 R = PVm/T2、T是以開爾文溫標(biāo)表示的絕對溫度，單位符號為K，T = 273.15 + t3、n為氣體物質(zhì)的量，單位符號為mol4、P,V所取單位不同時，R的單位也不同 P V n T R Pa m3 mol K 8.314 Pam3mol-1 K-1 kPa dm3 mol K 8.314 kPadm3 mol-1 K-1 (Pa=N/m2 J=N m) 8.314 Jmol-1 K-1第45頁/共54頁道爾頓分壓定律： 混合氣體的總壓力等于各組分氣體分壓之和。數(shù)學(xué)表達(dá)式為：P總 = P1 + P2 + P3 + Pi =Pi 討論：（1）、組分氣體的分壓與其單獨(dú)占有混合氣體相同體積時所呈現(xiàn)的壓力相等。 Pi = n iRT/V總 （2）、 Pi = niRT / V總 P總= nRT / V總 Pi/P總= ni/n總= Xi Pi = Xi P總 這是分壓定律的另一種表達(dá)式，即：混合氣體中各組分的分