第一章氣體和溶液

1、第1章 氣體和溶液n1.1 氣體n1.2 溶液n1.3 膠體溶液n1.4 高分子溶液和乳狀液學(xué)習(xí)要求n了解分散系的分類及主要特征；n掌握理想氣體狀態(tài)方程和氣體分壓定律；n掌握稀溶液的通性及其應(yīng)用；n掌握膠體的基本概念、結(jié)構(gòu)及其性質(zhì)等；n了解高分子溶液、乳狀液的基本概念和特征。1.1 氣體1.1.1 理想氣體狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程p為氣體的壓力，SI單位為 Pa；V為氣體的體積，SI單位為m3；n為物質(zhì)的量，SI單位為mol；T為氣體的熱力學(xué)溫度，SI單位為K；R為摩爾氣體常數(shù)。 V=RTpn理想氣體：一種假想的氣體。 真實(shí)氣體，特別是非極性分子或極性小的分子，在壓力不太高，溫度不太低的情況下

2、，分子間的作用力可以忽略，能較好服從理想氣體狀態(tài)方程，可視為理想氣體。333311V250 10 Pa40 10 mRT8.314Pa mmolK298.15Kpn 例例1-1 某氮?dú)怃撈咳莘e為40.0 L，25 時(shí)，壓力為250 kPa，計(jì)算鋼瓶中氮?dú)獾馁|(zhì)量。4.0molN2的摩爾質(zhì)量為28.0 g mol-1，鋼瓶中N2的質(zhì)量為：4.0 mol 28.0 g mol-1 = 112 g 解： 1.1.2 道爾頓分壓定律道爾頓分壓定律n道爾頓分壓定律：混合氣體的總壓等于各組分氣體的分壓之和。n分壓:在相同溫度時(shí)，某組分氣體單獨(dú)占有混合氣體總體積時(shí)的壓力。RTRT,VViipnpn總總iipn

3、pn總總iinppn總總iinxn總iipp x總根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程 令則則表明混合氣體組分i的分壓等于組分i的摩爾分?jǐn)?shù)與混合氣體總壓之乘積。 同溫同壓，氣體的體積與其物質(zhì)的量成正比，因此混合氣體中組分i的體積分?jǐn)?shù)等于其摩爾分?jǐn)?shù)，即VViinn總總VViipp總總所以，例例1-2 冬季草原上的空氣主要含氮?dú)狻⒀鯕夂蜌鍤?。在壓力?.9 104 Pa及溫度為-20 時(shí)，收集的一份空氣試樣經(jīng)測(cè)定其中氮?dú)?、氧氣和氬氣的體積分?jǐn)?shù)分別為0.790、0.20、0.010。計(jì)算收集試樣時(shí)各氣體的分壓。 44244244(N )0.790.790 9.9 107.82 10 Pa(O )0.200.20 9

4、.9 101.98 10 Pa(Ar)=0.0100.010 9.9 100.099 10 Papppppp總總總解： 1.2 溶液 1.2.1 分散系分散系 分散系分散系：一種（或多種）物質(zhì)分散于另一種物質(zhì)中所形成的體系。 分散系中，被分散的物質(zhì)稱為分散相分散相（或分散質(zhì)），而容納分散質(zhì)的物質(zhì)稱為分散分散介質(zhì)介質(zhì)（或分散劑）。 按分散相和分散介質(zhì)的聚集狀態(tài)分類泡沫泡沫乳狀液乳狀液液溶膠液溶膠氣溶膠氣溶膠煙煙, 粉末粉末金溶膠金溶膠, 油墨油墨, 泥漿泥漿有色玻璃有色玻璃, 某些合金某些合金云、霧云、霧牛奶牛奶, 含水原油含水原油珍珠珍珠, 蛋白石蛋白石空氣、家用煤氣空氣、家用煤氣泡沫泡沫,

5、汽水汽水泡沫塑料泡沫塑料實(shí)例實(shí)例名稱名稱氣氣液液固固氣氣液液固固氣氣液液固固分散介質(zhì)分散介質(zhì)固固液液氣氣分散質(zhì)分散質(zhì)固溶膠固溶膠按照分散相粒子大小不同 分散相分散相粒子直徑粒子直徑/nm分散系類型分散系類型分散相分散相主要特征主要特征100乳狀液、懸乳狀液、懸濁液濁液分子的大集合體分子的大集合體不穩(wěn)定、擴(kuò)散很慢、不穩(wěn)定、擴(kuò)散很慢、粒子不能透過(guò)濾粒子不能透過(guò)濾紙紙膠體分散系膠體分散系粗分散系粗分散系1.2.2 溶液濃度的表示方法溶液濃度的表示方法名稱名稱數(shù)學(xué)表達(dá)式數(shù)學(xué)表達(dá)式單位單位物質(zhì)的量濃度物質(zhì)的量濃度 molL-1摩爾分?jǐn)?shù)摩爾分?jǐn)?shù) 量綱為量綱為1 質(zhì)量摩爾濃度質(zhì)量摩爾濃度molkg-1質(zhì)量分

6、數(shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)量綱為量綱為1 BBVnc BBnxnBBAnbmBBmm 1.2.2.1 物質(zhì)的量濃度 cB 物質(zhì)的量濃度 ，單位為molL-1。 nB 物質(zhì)B的物質(zhì)的量，單位為mol。 V 混合物的體積，單位為L(zhǎng) 。BBVnc 注意：使用物質(zhì)的量單位mol時(shí)，要指明物質(zhì)的基本單元。 c (H2SO4) = 0.10 molL-1 c (1/2H2SO4) = 0.10 molL-1 兩個(gè)溶液的濃度數(shù)值雖然相同，但是，它們所表示1L溶液中所含H2SO4的物質(zhì)的量是不同的，分別為0.10 mol和0.050 mol。 1.2.2.2 摩爾分?jǐn)?shù)BBnxnnBB的物質(zhì)的量，SI單位為mol； n 混合物

7、總的物質(zhì)的量，SI單位為mol ； xB 量綱為1。 bB 質(zhì)量摩爾濃度，單位為molKg-1。 nB 溶質(zhì)B的物質(zhì)的量，單位為mol。 mA 溶劑的質(zhì)量，單位為kg。 1.2.2.3 質(zhì)量摩爾濃度BBAnbm1.2.2.4 質(zhì)量分?jǐn)?shù)BBmm mB 物質(zhì)B的質(zhì)量； m 混合物的質(zhì)量； B 物質(zhì)B的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，量綱為1。 例例1-3 求(NaCl) = 5 %的NaCl水溶液中溶質(zhì)和溶劑的摩爾分?jǐn)?shù)。解：根據(jù)題意100 g 溶液中含有NaCl 5 g，水95 g。因此122122222()(NaCl)5g(NaCl)0.086 molM(NaCl)58g mol(H O)95g(H O)=5.28

8、molM(H O)18.0g mol(NaCl)0.086 mol(NaCl)0.016(NaCl)(H O)(0.0865.28) mol(H O)5.28 molH O(NaCl)(H O)(0.0865.28) molmnmnnxnnnxnn0.984例例1-4 已知濃硫酸的密度為1.84 g mL-1，含硫酸為96.0 %，如何配制c(H2SO4) = 0.10 mol L-1的硫酸溶液500 mL？BBBBBBBBVM VM/Mnmmcm 111242424(H SO )0.960 1.84 g mL1000 mL L(H SO )18.0 mol LM(H SO )98.0 g m

9、olc濃濃濃1242424124(H SO )V(H SO )0.01mol L0.500 LV(H SO )0.0028 L=2.8 mL(H SO )18.0 mol Lcc濃濃解： 1.2.3 稀溶液的通性稀溶液的通性溶液有兩大類性質(zhì)：1.與溶液中溶質(zhì)的本性有關(guān)與溶液中溶質(zhì)的本性有關(guān)：如顏色、比重、酸堿性和導(dǎo)電性等2.與溶液中溶質(zhì)的獨(dú)立質(zhì)點(diǎn)數(shù)有關(guān)與溶液中溶質(zhì)的獨(dú)立質(zhì)點(diǎn)數(shù)有關(guān)：如溶液的蒸氣壓、凝固點(diǎn)、沸點(diǎn)和滲透壓等。 難揮發(fā)的非電解質(zhì)稀溶液難揮發(fā)的非電解質(zhì)稀溶液有一定的共同性共同性和規(guī)律性規(guī)律性。該類性質(zhì)稱為稀溶液的通性通性，或稱為依數(shù)性依數(shù)性。包括四個(gè)方面：1、蒸氣壓下降（The low

10、ering of the vapor pressure)2、沸點(diǎn)上升 (The elevation of the boiling point)3、凝固點(diǎn)降低 (The depression of the freezing point)4、滲透壓 (The phenomenon of osmotic pressure) 1.2.3.1 水的相圖相圖相圖：在不同溫度和壓力下，系統(tǒng)的氣、液、固三態(tài)可以互相轉(zhuǎn)化，用幾何圖形表示這種轉(zhuǎn)化，稱為相圖。 COB區(qū)域固態(tài)冰 AOC區(qū)域液態(tài)水 AOB區(qū)域氣態(tài)水 OC, 熔化曲線，固液共存 OB, 升華曲線，固氣共存 OA, 氣化曲線，氣液共存作用作用:分析體系平

11、衡時(shí)存在的物相的狀態(tài),以及物相變化的規(guī)律實(shí)例實(shí)例: 溜冰,雪球(增加壓力,冰的熔點(diǎn)下降)1.2.3.2 溶液蒸氣壓下降飽和蒸氣壓飽和蒸氣壓 （p0）將一種純液體（純?nèi)軇┲糜谝粋€(gè)密封容器中，當(dāng)蒸發(fā)為氣態(tài)的溶劑粒子數(shù)目與氣態(tài)粒子凝聚成液態(tài)的溶劑粒子數(shù)目相等時(shí)，這時(shí)液體上方的蒸氣所具有的壓力。溫度升高，蒸氣壓增大蒸氣壓溫度曲線 飽和蒸氣壓與物質(zhì)的種類有關(guān)，有些物質(zhì)的蒸氣壓很大，如乙醚、汽油等；有些物質(zhì)的蒸氣壓很小，如甘油、硫酸等。 蒸氣壓的大小，與液體分子間的吸引力有關(guān)，吸引力越大，蒸氣壓越小。 極性分子之間的吸引力強(qiáng)，蒸氣壓小。非極性分子之間的吸引力小，蒸氣壓大。 相對(duì)分子質(zhì)量越大，分子間的作用

12、力越強(qiáng)，蒸氣壓越小。如果在純?nèi)軇┲屑尤胍欢康姆菗]發(fā)性溶質(zhì)，溶劑的表面就會(huì)被溶質(zhì)粒子部分占據(jù)，溶劑的表面積相對(duì)減小，所以單位時(shí)間內(nèi)逸出液面的溶劑分子數(shù)相比于純?nèi)軇┮?。所以，達(dá)到平衡時(shí)溶液的蒸氣壓就比純?nèi)軇┑娘柡驼魵鈮旱停@種現(xiàn)象稱為溶液蒸氣壓下降。溶液蒸氣壓下降溶液的飽和蒸氣壓溶液的飽和蒸氣壓: : 指的是溶液中，作為溶劑的那種物質(zhì)，所具有的飽和蒸氣壓。溶液的飽和蒸氣壓同樣與溫度密切相關(guān)；同一溫度下，溶液的蒸氣壓比純?nèi)軇┑恼魵鈮阂。鼈冎g的差值，叫“溶液的溶液的蒸氣壓下降蒸氣壓下降”。法國(guó)物理學(xué)家拉烏爾拉烏爾（Raoult F M）在1887年總結(jié)出一條關(guān)于溶液蒸氣壓的規(guī)律。 p = p

13、0 xAp 溶液的蒸氣壓，單位為Pa； p0 溶劑的飽和蒸氣壓，單位為Pa；xA 溶劑的摩爾分?jǐn)?shù)。 對(duì)于雙組分體系，對(duì)于雙組分體系，xA+ xB= l，即 xA= lxB， p = p0(1xB)= p0p 0 xB p0 p = p 0 xB p = p0 p = p 0 xB p溶液蒸氣壓的下降值，單位為Pa； xB 溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)。 結(jié)論結(jié)論 : 在一定溫度下，難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的蒸在一定溫度下，難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的蒸氣壓的下降值與溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)成正比。氣壓的下降值與溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)成正比。拉烏拉烏爾定律爾定律 1.2.3.2 溶液的沸點(diǎn)升高沸點(diǎn)沸點(diǎn)： 液體蒸氣壓與外界壓力相等時(shí)的溫度

14、。難揮發(fā)物質(zhì)的溶液的沸點(diǎn)總是高于純?nèi)軇┑姆悬c(diǎn)，二者之差為：Tb = Tb Tb = bbB b稱為溶劑的摩爾沸點(diǎn)上升常數(shù)，單位為Kkgmol-1。 1.2.3.3 溶液的凝固點(diǎn)降低凝固點(diǎn)凝固點(diǎn)：液相和固相蒸氣壓相等時(shí)的溫度固相與液相 共存時(shí)的溫度。 溶液的凝固點(diǎn)總是低于純?nèi)軇┑哪厅c(diǎn) Tf = TfTf = Kf bBKf 稱為溶劑的凝固點(diǎn)下降常數(shù)。Kb和和Kf的特點(diǎn)的特點(diǎn)不隨溶液性質(zhì)而變，只與溶劑有關(guān)不隨溶液性質(zhì)而變，只與溶劑有關(guān)同種溶劑：同種溶劑：Kf Kb幾種溶劑的幾種溶劑的Kb和和Kf 溶溶 劑劑 Tb / K Kb / Kkgmol-1Tf /KKf/Kkgmol-1 水水 373.

15、150.52273.151.86 苯苯 353.352.53278.66 5.12乙酸乙酸490.203.07289.753.9萘萘218.05.80 80.3 6.94利用凝固點(diǎn)降低估算溶質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量利用凝固點(diǎn)降低估算溶質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量例例1-5 有一質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5 % 的氨基酸水溶液，測(cè)得其凝固點(diǎn)為272.96 K，試求該氨基酸的相對(duì)分子質(zhì)量。 解：根據(jù) Tf = TfTf = Kf bBBBBAABMnmbmmfABfBTmmKMBABffMmmKT因此由于該溶液濃度較小，所以mA + mB mA，mB/ mA 1.5 %11B1.86 K Kg mol1.5%M0.147 Kg

16、mol273.15 K272.96 K該氨基酸的相對(duì)分子質(zhì)量為147BBBAABMnmbmm因此BABffMmmKTBBBAABMnmbmm因此BABffMmmKT因此fABfBTmmKMBABffMmmKT因此BBBAABMnmbmm因此BABffMmmKTBBBAABMnmbmm因此fABfBTmmKMBABffMmmKTBBBAABMnmbmm因此植物的抗旱性和抗寒性植物的抗旱性和抗寒性 當(dāng)外界氣溫發(fā)生變化時(shí)，植物細(xì)胞內(nèi)的有機(jī)體會(huì)產(chǎn)生大量可溶性碳水化合物（氨基酸、糖等），使細(xì)胞液濃度增大，凝固點(diǎn)降低，保證了在一定的低溫條件下細(xì)胞液不至結(jié)冰，使植物表現(xiàn)出一定的防寒功能。 另外，細(xì)胞液濃度增

17、大，有利于其蒸氣壓的降低，從而使細(xì)胞中水分的蒸發(fā)量減少，蒸發(fā)過(guò)程變慢，因此在較高的氣溫下能保持一定的水分而不枯萎，表現(xiàn)了相當(dāng)?shù)目购的芰Α?防凍液防凍液冬天為防止汽車水箱凍裂，可加入甘油、乙二醇等以降低水的凝固點(diǎn)，避免因結(jié)冰，體積膨脹而使水箱破裂。制冷劑制冷劑食鹽-冰（30g NaCl + 100g H2O(s)） -22CaCl2-冰（42.5g CaCl2 + 100g H2O(s)） -55有機(jī)化合物純度有機(jī)化合物純度有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中常常用測(cè)定化合物的熔點(diǎn)或沸點(diǎn)的辦法來(lái)檢驗(yàn)化合物的純度。含有雜質(zhì)的化合物其熔點(diǎn)比純化合物低，沸點(diǎn)比純化合物高，而且熔點(diǎn)的降低值和沸點(diǎn)的升高值與雜質(zhì)含量有關(guān)。 1.

18、2.3.4 溶液的滲透壓 擴(kuò)散：物質(zhì)自發(fā)地由高濃度向低濃度遷移的現(xiàn)象。 半透膜：一種多孔分離膜，它可以選擇性地讓一部分物質(zhì)通過(guò)，而不讓某些物質(zhì)通過(guò)。 例如，活細(xì)胞內(nèi)的生物膜只允許水分子和它所選擇的離子、小分子自由通過(guò)，而其他的物質(zhì)不能通過(guò)。 經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的擴(kuò)散以后，玻璃柱內(nèi)的液面高度不再相同，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的擴(kuò)散以后，玻璃柱內(nèi)的液面高度不再相同，蔗糖溶液一邊的液面比純水的液面要高。蔗糖溶液一邊的液面比純水的液面要高。 滲透滲透：物質(zhì)粒子通過(guò)半透膜擴(kuò)散的現(xiàn)象。滲透壓滲透壓：滲透平衡時(shí)液面高度差所產(chǎn)生的壓力。滲透壓是阻止?jié)B透作用進(jìn)行所需加給溶液的額外壓力。 1886年，荷蘭物理學(xué)家范特霍夫范特霍夫（

19、vant Hoff）總結(jié)前人實(shí)驗(yàn)得出稀溶液的滲透壓與濃度、溫度的關(guān)系式，BRTc 溶液的滲透壓，單位為Pa； cB溶液的濃度，單位為mo1L-1； R氣體常數(shù)，為8.31 kPaLmol-1K-1； T體系的溫度，單位為K 。對(duì)于稀的水溶液，cB bB，因此BBRTRTcb mnmnVncBBBB/稀溶液B組分的含量較少，則溶液的質(zhì)量m 近似等于溶劑的質(zhì)量 mA，上式可近似成為：BABBBbmnmnc稀的水溶液，則BBbc 例例1-6 293K時(shí)，將1.00 g 血紅素溶于水中，配制成100 mL溶液，測(cè)得其滲透壓為366 Pa，求血紅素的相對(duì)分子質(zhì)量。解： 血紅素的相對(duì)分子質(zhì)量為6.66 1

20、04。滲透壓測(cè)定法常被用來(lái)測(cè)定生物體內(nèi)大分子的相對(duì)分子質(zhì)量滲透壓測(cè)定法常被用來(lái)測(cè)定生物體內(nèi)大分子的相對(duì)分子質(zhì)量滲透作用在動(dòng)植物生理活動(dòng)上具有重要意義滲透作用在動(dòng)植物生理活動(dòng)上具有重要意義 植物吸收水分和養(yǎng)料是通過(guò)滲透作用，只有當(dāng)土壤溶液的滲透壓低于植物細(xì)胞溶液的滲透壓時(shí)，植物才能不斷地吸收水分和養(yǎng)料，促使本身生長(zhǎng)發(fā)育；反之，植物就可能枯萎。如在根部施肥過(guò)多，會(huì)造成植物細(xì)胞脫水而枯萎。 等滲溶液：相等滲透壓的溶液彼此稱為等滲溶液； 等滲溶液在藥學(xué)上有重要意義，如眼藥水必須與眼球組織內(nèi)的液體具有相同的滲透壓，否則會(huì)引起疼痛； 靜脈注射用的鹽水與血液是等滲溶液。 將紅細(xì)胞置于不同濃度的將紅細(xì)胞置于不

21、同濃度的NaCl溶液中，在顯溶液中，在顯微鏡下觀察發(fā)現(xiàn)：微鏡下觀察發(fā)現(xiàn)：在生理鹽水中在生理鹽水中在較濃的在較濃的NaCl溶液中溶液中在較稀的在較稀的NaCl溶液中溶液中紅細(xì)胞逐漸皺縮，皺縮的紅細(xì)胞紅細(xì)胞逐漸皺縮，皺縮的紅細(xì)胞互相聚結(jié)成團(tuán)。這是因?yàn)榧t細(xì)胞互相聚結(jié)成團(tuán)。這是因?yàn)榧t細(xì)胞內(nèi)液的滲透壓力低于濃內(nèi)液的滲透壓力低于濃NaCl溶溶液，紅細(xì)胞內(nèi)的水向外滲透引起。液，紅細(xì)胞內(nèi)的水向外滲透引起。紅細(xì)胞的形態(tài)沒(méi)有什么改變，因?yàn)榧t細(xì)胞的形態(tài)沒(méi)有什么改變，因?yàn)樯睇}水與紅細(xì)胞內(nèi)液的滲透壓力生理鹽水與紅細(xì)胞內(nèi)液的滲透壓力相等，細(xì)胞內(nèi)外液處于滲透平衡狀相等，細(xì)胞內(nèi)外液處于滲透平衡狀態(tài)。態(tài)。紅細(xì)胞逐漸脹大，最后

22、破裂，細(xì)胞逐漸脹大，最后破裂，釋放出紅細(xì)胞內(nèi)的血紅蛋白使釋放出紅細(xì)胞內(nèi)的血紅蛋白使溶液染成紅色，即溶血。這是溶液染成紅色，即溶血。這是因?yàn)榧t細(xì)胞內(nèi)液的滲透壓力高因?yàn)榧t細(xì)胞內(nèi)液的滲透壓力高于濃于濃NaCl溶液，細(xì)胞外的水向溶液，細(xì)胞外的水向細(xì)胞內(nèi)滲透引起。細(xì)胞內(nèi)滲透引起。純水向紅蘿卜內(nèi)滲透純水向紅蘿卜內(nèi)滲透 滲透原理被用滲透原理被用來(lái)處理尿毒癥來(lái)處理尿毒癥. 在人工腎里在人工腎里, 病人的血液在病人的血液在玻璃軟管玻璃軟管(用作用作半透膜半透膜)循環(huán)循環(huán), 血液里的小分血液里的小分子廢物向管外子廢物向管外滲透滲透, 從而使從而使血液得到凈化血液得到凈化.滲透滲透稀溶液的依數(shù)性定律 難揮發(fā)、非電解

23、質(zhì)的稀溶液的某些性質(zhì)(蒸氣壓下降、沸點(diǎn)上升、凝固點(diǎn)下降和滲透壓)與一定量的溶劑中所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量成正比，而與溶質(zhì)的本性無(wú)關(guān)。 為什么稀溶液的各項(xiàng)通性，不適用于濃溶液和電解質(zhì)溶液？ 濃溶液中溶質(zhì)濃度大，溶質(zhì)粒子之間的相互影響溶質(zhì)粒子之間的相互影響大為增加，使簡(jiǎn)單的依數(shù)性的定量關(guān)系不再適用。 電解質(zhì)在溶液中會(huì)解離產(chǎn)生正負(fù)離子解離產(chǎn)生正負(fù)離子，因此其總的粒子數(shù)大為增加，此時(shí)稀溶液的依數(shù)性取決于溶質(zhì)分子、離子的總組成量度，稀溶液通性所指定的定量關(guān)系不再存在。 選擇題 1. 下列溶液濃度相同,沸點(diǎn)最高的是 （ ） A. C6H12O6 B. H3BO3 C. KCl D. BaCl22稱取同樣質(zhì)量的兩

24、種難揮發(fā)的電解質(zhì)A和B,分別溶解在1升水中, 測(cè)得A溶液的凝固點(diǎn)比B溶液的凝固點(diǎn)低，則 （ ） A. B的分子量小于A的分子量 B. A的分子量和B的分子量相同 C. B的分子量大于A的分子量DC1.3 膠體溶液n膠體分散系膠體分散系是由顆粒直徑在1100 nm 的分散質(zhì)組成的體系。n溶膠溶膠：是由一些小分子化合物聚集成一個(gè)單獨(dú)的大顆粒多相集合系統(tǒng)，如Fe(OH)3溶膠和As2S3溶膠等；n高分子溶液高分子溶液：是由一些高分子化合物所組成的溶液。高分子化合物因其分子結(jié)構(gòu)較大，其溶液屬于膠體分散系，因此它表現(xiàn)出許多與膠體相同的性質(zhì)。事實(shí)上，它是一個(gè)均相的真溶液。 1.3.1 分散度和比表面積分散

25、度和比表面積溶膠是一個(gè)多相系統(tǒng)，因此相與相之間就會(huì)存在界面（或稱表面）。分散系的分散度常用比表面來(lái)衡量，所謂比表面就是單位體積分散相的總表面積。 SVs s 分散質(zhì)的比表面積，單位是m-1；S 分散質(zhì)的總表面積，單位是m2；V 分散質(zhì)的體積，單位是m3。單位體積的分散相表面積越大，即分散相的顆粒越小，則比表面越大，系統(tǒng)的分散度越高。 1.3.2 表面能表面能處于物質(zhì)表面的質(zhì)點(diǎn)（分子、原子、離子等）其所受的作用力與處在物質(zhì)內(nèi)部的相同質(zhì)點(diǎn)所受的作用力大小和方向并不相同。 表面能表面能：表面質(zhì)點(diǎn)比內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)所多余的能量。 物質(zhì)的表面積越大，表面分子越多，其表面能越高，表面質(zhì)點(diǎn)就越不穩(wěn)定。在膠體分散系中

26、，分散質(zhì)顆粒具有很大的表面積，故相應(yīng)地具有很大的表面能。擴(kuò)散層擴(kuò)散層吸附層吸附層ClClClClClClFeOFeOFeOFeOFeOFeOFeOFeOClClFe(OH)3m1.3.3 膠團(tuán)的結(jié)構(gòu)膠團(tuán)的結(jié)構(gòu)溶膠具有擴(kuò)散雙電層結(jié)構(gòu)擴(kuò)散雙電層結(jié)構(gòu) 膠核電位離子反離子反離子擴(kuò)散層擴(kuò)散層膠團(tuán)膠團(tuán)ClCl)(FeOFe(OH)3xxnnxm膠粒膠粒吸附層吸附層膠團(tuán)是電中性的；而膠粒是帶電的，膠粒所帶電荷與電位離子膠團(tuán)是電中性的；而膠粒是帶電的，膠粒所帶電荷與電位離子符號(hào)相同。符號(hào)相同。 膠團(tuán)是電中性的；而膠粒是帶電的，膠粒所帶電荷與電位離子膠團(tuán)是電中性的；而膠粒是帶電的，膠粒所帶電荷與電位離子符號(hào)相同

27、。符號(hào)相同。 膠團(tuán)結(jié)構(gòu)式膠團(tuán)結(jié)構(gòu)式三硫化二砷溶膠的膠團(tuán)結(jié)構(gòu)式為：(As2S3)m nHS- (n-x)H+x- xH+硅膠的膠團(tuán)結(jié)構(gòu)式為：(H2SiO3)m nHSiO3- (n-x)H+x- xH+硝酸銀溶液和過(guò)量碘化鉀溶液作用制備的碘化銀溶膠，其膠團(tuán)結(jié)構(gòu)式為：(AgI)m nI- (n-x)K+x- xK+1.3.4 膠體溶液的性質(zhì)膠體溶液的性質(zhì)膠體溶液的性質(zhì)光學(xué)性質(zhì)溶膠的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)溶膠的電學(xué)性質(zhì) 丁達(dá)爾效應(yīng)丁達(dá)爾效應(yīng)透鏡透鏡溶膠溶膠 丁鐸爾效應(yīng)丁鐸爾效應(yīng)光光源源1.3.4.1 光學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生的原因？產(chǎn)生的原因？光線照射到物體表面時(shí)，可能產(chǎn)生兩種情況： （1）顆粒的直徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于入射光的波長(zhǎng)，

28、此時(shí)入射光被完全反射；（2）物質(zhì)的顆粒直徑比入射波長(zhǎng)小的話，則發(fā)生光的散射作用而出現(xiàn)丁達(dá)爾現(xiàn)象。 因?yàn)槿苣z的粒子直徑在因?yàn)槿苣z的粒子直徑在1100nm，而一般可，而一般可見(jiàn)光的波長(zhǎng)范圍在見(jiàn)光的波長(zhǎng)范圍在400760nm。 產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因1.3.4.2 動(dòng)力學(xué)性質(zhì)布朗運(yùn)動(dòng)布朗運(yùn)動(dòng): 溶膠中的分散相粒子的不停息的和無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng)。溶膠中的分散相粒子的不停息的和無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng)。這種現(xiàn)象是植物學(xué)家這種現(xiàn)象是植物學(xué)家(Brown)于于1827年首先從水中懸浮花粉的年首先從水中懸浮花粉的運(yùn)動(dòng)中觀察到的。運(yùn)動(dòng)中觀察到的。（1）溶膠粒子的熱運(yùn)動(dòng)，（2）分散劑分子對(duì)膠粒的不均勻的撞擊。 布朗運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的原因布朗運(yùn)動(dòng)

29、產(chǎn)生的原因布朗運(yùn)動(dòng)的存在也使膠粒不致因重力的作用而迅速沉降，有利于保持溶膠的穩(wěn)定性。 布朗運(yùn)動(dòng)的存在導(dǎo)致了膠粒的擴(kuò)散作用，即膠粒自發(fā)地從濃度較大的部位向濃度較小的部位擴(kuò)散。 電泳電泳: :在外電場(chǎng)作用下，溶膠系統(tǒng)的膠粒在分散劑中定向遷移的現(xiàn)象。電泳現(xiàn)象表明膠體粒子是帶電的。NaCl溶液溶液Fe(OH)3 溶膠溶膠+電泳示意圖電泳示意圖 圖中Fe(OH)3 溶膠在電場(chǎng)作用下向陰極方向移動(dòng), 證明Fe(OH)3的膠體粒子是帶正電荷的.1.3.4.2 電學(xué)性質(zhì)溶膠粒子帶電的主要原因溶膠粒子帶電的主要原因 (1) 吸附作用：溶膠系統(tǒng)具有較高的表面能，溶膠粒子為了減小其表面能，就要選擇性地吸附與其組成類

30、似的離子。 Fe(OH)3溶膠在溶液中選擇吸附了與自身組成有關(guān)的FeO+，而使Fe(OH)3溶膠帶正電。 (2) 解離作用 硅膠粒子帶電就是因?yàn)镠2SiO3解離形成HSiO3-和SiO32-，并附著在表面而帶負(fù)電。 H2SiO3HSiO3- + H+ SiO32- + 2H+1.3.5 溶膠的穩(wěn)定性和聚沉溶膠的穩(wěn)定性和聚沉溶膠是多相、高分散系統(tǒng)，具有很大表面能，有自發(fā)聚集成較大顆粒而沉淀的趨勢(shì)。但事實(shí)上許多溶膠均可長(zhǎng)期穩(wěn)定存在，例如法拉第制備的金溶膠靜置數(shù)十年才聚沉于管壁上。動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性：布朗運(yùn)動(dòng)：布朗運(yùn)動(dòng) 聚結(jié)穩(wěn)定性聚結(jié)穩(wěn)定性：膠粒帶電：膠粒帶電，靜電排斥作用阻止其相互靠近 溶劑

31、化膜，溶劑化膜，阻止膠粒相互碰撞的作用 1.3.5.1 溶膠的穩(wěn)定性1.3.5.2 溶膠的聚沉膠粒相互聚結(jié)成大顆粒而沉降，此過(guò)程成為溶膠的聚沉。 影響溶膠聚沉的因素主要有：（1）長(zhǎng)時(shí)間加熱（2）電解質(zhì)對(duì)溶膠的聚沉作用 （3）溶膠的互聚三種溶膠聚沉三種溶膠聚沉. (左左)Al(OH)3; (中中)Fe(OH)3; (右右)Cu(OH)2相反離子起作用電解質(zhì)的聚沉能力聚沉能力，用聚沉值聚沉值的大小來(lái)表示。聚沉值聚沉值 指一定時(shí)間內(nèi)，使一定量的溶膠完全聚沉所需要的電解質(zhì)的最低濃度。電解質(zhì)的聚沉值大電解質(zhì)的聚沉值大 ，聚沉能力小，聚沉能力小 。電解質(zhì)的聚沉值小，聚沉能力大電解質(zhì)的聚沉值小，聚沉能力大 。