無機(jī)及分析化學(xué) 第一章

1、2022-7-51第一章物質(zhì)的聚集狀態(tài) 第一章第一章 物質(zhì)的聚集狀態(tài)物質(zhì)的聚集狀態(tài)2022-7-52第一章物質(zhì)的聚集狀態(tài)2022-7-53第一章物質(zhì)的聚集狀態(tài)2022-7-54第一章物質(zhì)的聚集狀態(tài) 1.1 1.1 分散系分散系分散系分散系（disperse system）:顆粒大小不等顆粒大小不等,形狀不同形狀不同的物體分散在均勻介質(zhì)中所形成的體系。的物體分散在均勻介質(zhì)中所形成的體系。分散相分散相（dispersed phase）:被分散的物質(zhì)，粒子間被分散的物質(zhì)，粒子間有間隔，或稱不連續(xù)相，相當(dāng)于溶液中的溶質(zhì)。有間隔，或稱不連續(xù)相，相當(dāng)于溶液中的溶質(zhì)。分散介質(zhì)分散介質(zhì)（dispersion

2、medium）:容納分散相的均勻容納分散相的均勻介質(zhì)，或稱連續(xù)相，相當(dāng)于溶液中的溶劑介質(zhì)，或稱連續(xù)相，相當(dāng)于溶液中的溶劑。2022-7-55第一章物質(zhì)的聚集狀態(tài)按聚集狀態(tài)分類的各種分散系按聚集狀態(tài)分類的各種分散系2022-7-56第一章物質(zhì)的聚集狀態(tài)引言引言 溶液溶液(或或真溶液真溶液): 分散質(zhì)粒子直徑分散質(zhì)粒子直徑小于小于1 nm, 均相系統(tǒng)均相系統(tǒng), 透透明明, 不能發(fā)生光的散射不能發(fā)生光的散射, 擴(kuò)散速率快擴(kuò)散速率快, 為熱力學(xué)穩(wěn)定狀態(tài)。為熱力學(xué)穩(wěn)定狀態(tài)。 膠體分散系統(tǒng)膠體分散系統(tǒng): 分散相在某方向上的直徑在分散相在某方向上的直徑在1100 nm之之間間,可透明或不透明可透明或不透明,

3、 均可發(fā)生光散射均可發(fā)生光散射, 膠體粒子擴(kuò)散速率膠體粒子擴(kuò)散速率慢慢, 不能透過半透膜不能透過半透膜, 有較高的滲透壓。有較高的滲透壓。 粗分散系統(tǒng)粗分散系統(tǒng): 分散相粒子在某方向上的直徑分散相粒子在某方向上的直徑大于大于100 nm, 如懸浮液、如懸浮液、 乳狀液、乳狀液、 泡沫、泡沫、 粉塵等。粉塵等。 與膠體有許多共與膠體有許多共同特性。同特性。按分散相粒子大小分類的各種分散系按分散相粒子大小分類的各種分散系2022-7-57第一章物質(zhì)的聚集狀態(tài)pVnRT2022-7-58第一章物質(zhì)的聚集狀態(tài)mol 1 .10298.15KKmolm8.314Pam100 .50Pa5000001 -

4、1 -33-3RTpVn鋼瓶中氫氣的質(zhì)量為：10.1 mol2.01 gmol-1 =20.3 g。2022-7-59第一章物質(zhì)的聚集狀態(tài)1.2.2.1.2.2. 分壓定律分壓定律分壓:在相同溫度時，某組分氣體單獨占有混合氣體 總體積時的壓力。道爾頓（Dalton）分壓定律： 或推論： ，兩式相除,可得 或 表明混合氣體組分B的分壓等于組分B的摩爾分?jǐn)?shù)與混合氣體總壓之乘積。12.ppppnBppVRTnpBBVRTnp nnppBBBBnppn2022-7-510第一章物質(zhì)的聚集狀態(tài)nnVVBBpVVpBB2022-7-511第一章物質(zhì)的聚集狀態(tài)名稱數(shù)學(xué)表達(dá)式單位 物質(zhì)的量濃度 molL-1質(zhì)

5、量分?jǐn)?shù)量綱為1 質(zhì)量摩爾濃度molkg-1摩爾（物質(zhì)的量）分?jǐn)?shù)量綱為1 ( )( )n Bc BV( )Bmw Bm( )( )n Bm Bm()()n Bx Bn2022-7-512第一章物質(zhì)的聚集狀態(tài)VncBB2022-7-513第一章物質(zhì)的聚集狀態(tài)2022-7-514第一章物質(zhì)的聚集狀態(tài)ABBmnb 2022-7-515第一章物質(zhì)的聚集狀態(tài)BBnxn2022-7-516第一章物質(zhì)的聚集狀態(tài)BBABnxnnAAABnxnnAB1xx1ix 2022-7-517第一章物質(zhì)的聚集狀態(tài)mmwBB2022-7-518第一章物質(zhì)的聚集狀態(tài)(NaCl)0.17mol(NaCl)0.03(NaCl)(H

6、 O)(0.175.0)mol2nxnnmol0 . 5mol18.0gg90O)H(O)H(O)(Hmol17. 0molg58g10NaCl)(NaCl)(NaCl)(1 -2221 -MmnMmn(H O)5.0mol2(H O)0.972(NaCl)(H O)(0.175.0)mol2nxnn2022-7-519第一章物質(zhì)的聚集狀態(tài)BBBBBBBBBB/MwmMmmMmVMmVnc2022-7-520第一章物質(zhì)的聚集狀態(tài)mnmnVncBBBB/2022-7-521第一章物質(zhì)的聚集狀態(tài) BBBBAnncbmmBBbc 若該系統(tǒng)是一個兩組分系統(tǒng)，且B組分的含量較少，則溶液的質(zhì)量m 近似等于

7、溶劑的質(zhì)量 mA，上式可近似成為：若該溶液是稀的水溶液，則：2022-7-522第一章物質(zhì)的聚集狀態(tài) 2022-7-523第一章物質(zhì)的聚集狀態(tài)1.蒸氣壓下降（The lowering of the vapor pressure)2.沸點上升 (The elevation of the boiling point)3.凝固點降低 (The depression of the freezing point)4.滲透壓 (The phenomenon of osmotic pressure) 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

8、，或稱為依數(shù)性依數(shù)性。包括四個方面：2022-7-524第一章物質(zhì)的聚集狀態(tài)溫度升高，蒸氣壓增大蒸氣壓溫度曲線2022-7-525第一章物質(zhì)的聚集狀態(tài) 固體也有飽和蒸氣壓。如干冰、萘、碘等固體，蒸氣壓很大，可直接由固體變成氣體（升華）。 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。 極性分子的吸引力強(qiáng)，蒸氣壓小。非極性分子的吸引力小，蒸氣壓大。 相對分子質(zhì)量越大，分子間的作用力越強(qiáng)，蒸氣壓越小。 2022-7-526第一章物質(zhì)的聚集狀態(tài)溶液的飽和蒸氣壓溶液的飽和蒸氣壓:

9、 : 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（分壓力)。 溶液的飽和蒸氣壓同樣與溫度密切相關(guān)。溶液的蒸氣壓下降溶液的蒸氣壓下降 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“溶液的蒸氣壓下降”。2022-7-527第一章物質(zhì)的聚集狀態(tài)溶液的蒸氣壓下降溶液的蒸氣壓下降 當(dāng)溶質(zhì)分散于溶劑之中，溶液表面的部分位置，被溶質(zhì)分子所占據(jù)，使得單位表面所能逸出的溶劑的分子個數(shù)減少，因此溶液蒸氣壓較之純?nèi)軇┯兴档汀?022-7-528第一章物質(zhì)的聚集狀態(tài)2022-7-529第一章物質(zhì)的聚集狀態(tài)2022-7-530第一章物質(zhì)的聚集狀態(tài)沸點沸點：液體蒸氣壓與外界壓力相等時的溫度

10、。難揮發(fā)物質(zhì)的溶液的沸點總是高于純?nèi)軇┑姆悬c，二者之差為：Tb = Tb T0 = KbbB kb稱為溶劑的沸點升高常數(shù)，單位為Kkgmol-1。 pT溶劑溶液101.325kPaT0Tbp101.325kPa沸點升高示意圖2022-7-531第一章物質(zhì)的聚集狀態(tài) 溶液的凝固點總是低于純?nèi)軇┑哪厅c Tf = T0Tf = Kf bBkf 稱為溶劑的凝固點降低常數(shù)。特點特點不隨溶液性質(zhì)而變，只不隨溶液性質(zhì)而變，只與溶劑有關(guān)與溶劑有關(guān)同種溶劑：同種溶劑：Kf Kb凝固點凝固點：液相和固相蒸氣壓相等時的溫度固相與液相 共存時的溫度。pT溶劑溶液溶劑的氣-固平衡線T0Tf 凝固點降低示意圖2022-

11、7-532第一章物質(zhì)的聚集狀態(tài)2022-7-533第一章物質(zhì)的聚集狀態(tài)BABffMmmKTfABfBTmmKM由于溶液的濃度較小，所以mA + mBmA，即mB/mA1.00%溶質(zhì)的相對分子質(zhì)量為18611.86K kg mol1.00%10.186kg molB273.15K273.05KM2022-7-534第一章物質(zhì)的聚集狀態(tài)制冷劑工作原理制冷劑工作原理食鹽冰（30g NaCl + 100g H2O(s)） -22CaCl2冰（42.5g CaCl2 + 100g H2O(s)） -55 冰因吸收環(huán)境熱量稍有熔化,表面有少量液態(tài)水存在, NaCl與冰混合時產(chǎn)生 NaCl 溶液,由于生成的

12、溶液中水的蒸氣壓力小于冰的蒸氣壓力,使冰熔化而大量吸熱,使周圍物質(zhì)的溫度降低。防凍劑工作原理防凍劑工作原理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，避免因結(jié)冰，體積膨脹而使水箱破裂。2022-7-535第一章物質(zhì)的聚集狀態(tài) 植物的抗旱性和抗寒性植物的抗旱性和抗寒性2022-7-536第一章物質(zhì)的聚集狀態(tài)2022-7-537第一章物質(zhì)的聚集狀態(tài) 滲透壓示意圖滲透壓：為維持半透膜所隔開的溶液與純?nèi)軇┲g的滲透平衡而需要的超額壓力。即阻止?jié)B透作用進(jìn)行時所需加的額外壓力。2022-7-538第一章物質(zhì)的聚集狀態(tài)稀溶液滲透壓與濃度、溫度的關(guān)系稀溶液滲透壓與濃度、溫度的關(guān)系 在定溫下，

13、溶液的滲透壓與溶質(zhì)的濃度成正比。在定溫下，溶液的滲透壓與溶質(zhì)的濃度成正比。溶液愈稀，公式愈準(zhǔn)確溶液愈稀，公式愈準(zhǔn)確 。2022-7-539第一章物質(zhì)的聚集狀態(tài) 滲透現(xiàn)象不僅在溶液與溶劑之間存在，在不同濃度溶液中同樣存在。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，否則會引起疼痛； 靜脈注射用的鹽水與血液是等滲溶液。高滲溶液：對于滲透壓不相等的兩種溶液，滲透壓相對高的叫高滲溶液；低滲溶液：滲透壓相對較低的叫做低滲溶液 。 2022-7-540第一章物質(zhì)的聚集狀態(tài) 將紅細(xì)胞置于不同濃度的將紅細(xì)胞置于不同濃度的NaClNa

14、Cl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)：在生理鹽水中在較濃的在較濃的NaClNaCl溶液中溶液中在較稀的在較稀的NaClNaCl溶液中溶液中紅細(xì)胞逐漸皺縮，皺縮的紅細(xì)胞互相聚結(jié)成團(tuán)。這是因為紅細(xì)胞內(nèi)液的滲透壓力低于濃NaCl溶液，紅細(xì)胞內(nèi)的水向外滲透引起。紅細(xì)胞的形態(tài)沒有什么改變，因為紅細(xì)胞的形態(tài)沒有什么改變，因為生理鹽水與紅細(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，最后破裂，釋放出紅細(xì)胞內(nèi)的血紅蛋白使溶液染成紅色，即溶血。這是因為紅細(xì)胞內(nèi)液的滲透壓高于濃NaCl溶液，細(xì)胞外的水向細(xì)胞

15、內(nèi)滲透引起。2022-7-541第一章物質(zhì)的聚集狀態(tài)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處理尿毒癥來處理尿毒癥. 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2022-7-542第一章物質(zhì)的聚集狀態(tài)3115.18g8.314 10 Pa L molK298.15KBB413Pa1L413.11 10 g molmRTMV 即該蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量為3.11 104。 2022-7-543第一章物質(zhì)的聚集狀

16、態(tài)2022-7-544第一章物質(zhì)的聚集狀態(tài)2022-7-545第一章物質(zhì)的聚集狀態(tài) 滲透壓的應(yīng)用滲透壓的應(yīng)用2022-7-546第一章物質(zhì)的聚集狀態(tài)2022-7-547第一章物質(zhì)的聚集狀態(tài)2022-7-548第一章物質(zhì)的聚集狀態(tài)2022-7-549第一章物質(zhì)的聚集狀態(tài)1.1.5.2 5.2 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)散層擴(kuò)散層吸附層吸附層ClClClClClClFeOFeOFeOFeOFeOFeOFeOFeOClClFe(OH)3m膠核電位離子反離子反離子吸附層吸附層擴(kuò)散層擴(kuò)散層膠團(tuán)膠團(tuán)ClCl)(FeOFe(OH)3xxnnxm膠粒膠粒2022-7-550第一章物質(zhì)的聚集狀

17、態(tài)過量的稀AgNO3與稀KI溶液反應(yīng)制備的AgI溶膠2022-7-551第一章物質(zhì)的聚集狀態(tài)膠體溶液的性質(zhì)2022-7-552第一章物質(zhì)的聚集狀態(tài)透鏡透鏡溶膠溶膠 丁鐸爾效應(yīng)丁鐸爾效應(yīng)光光源源2022-7-553第一章物質(zhì)的聚集狀態(tài)2022-7-554第一章物質(zhì)的聚集狀態(tài)2022-7-555第一章物質(zhì)的聚集狀態(tài)2. 2. 溶膠的動力學(xué)性質(zhì)溶膠的動力學(xué)性質(zhì)布朗布朗(Brown)(Brown)運動運動: : 溶膠中的分散相粒子的不停息的和無規(guī)則溶膠中的分散相粒子的不停息的和無規(guī)則的運動。的運動。 這種現(xiàn)象是植物學(xué)家這種現(xiàn)象是植物學(xué)家BrownBrown于于18271827年首先從水中懸年首先從水中

18、懸浮花粉的運動中觀察到的。浮花粉的運動中觀察到的。 用超顯微鏡可以觀察布朗運動。用超顯微鏡可以觀察布朗運動。 分散介質(zhì)分子處于無規(guī)則的熱運動狀態(tài)分散介質(zhì)分子處于無規(guī)則的熱運動狀態(tài), , 從各個方向不斷撞擊分散相粒子。從各個方向不斷撞擊分散相粒子。 布朗運動布朗運動是分子熱運動的必然結(jié)果是分子熱運動的必然結(jié)果, , 是膠體粒子的熱運是膠體粒子的熱運動動。2022-7-556第一章物質(zhì)的聚集狀態(tài) 3.3.溶膠的電學(xué)性質(zhì)溶膠的電學(xué)性質(zhì)電泳電泳 (electrophoresis) : 在外電場作用下, 膠體粒子在分散介質(zhì)中定向移動的。電泳現(xiàn)象表明膠體粒子是帶電的。蒸餾水蒸餾水Fe(OH)3 溶膠溶膠+

19、電泳示意圖電泳示意圖 圖中Fe(OH)3 溶膠在電場作用下向陰極方向移動, 證明Fe(OH)3的膠體粒子是帶正電荷的。 2022-7-557第一章物質(zhì)的聚集狀態(tài)2022-7-558第一章物質(zhì)的聚集狀態(tài)2022-7-559第一章物質(zhì)的聚集狀態(tài)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)22022-7-560第一章物質(zhì)的聚集狀態(tài)2022-7-561第一章物質(zhì)的聚集狀態(tài)2022-7-562第一章物質(zhì)的聚集狀態(tài)2022-7-563第一章物質(zhì)的聚集狀態(tài)2022-7-564第一章物質(zhì)的聚集狀態(tài)2. 高分子溶液的鹽析和保護(hù)作用高分子溶液的鹽析和保護(hù)作用

20、在高分子溶液中在高分子溶液中 加入少量電解質(zhì)不會聚沉。加入少量電解質(zhì)不會聚沉。鹽析作用鹽析作用2022-7-565第一章物質(zhì)的聚集狀態(tài)高分子化合物對溶膠的保護(hù)作用高分子化合物對溶膠的保護(hù)作用 高分子化合物對溶膠聚沉和保護(hù)作用示意圖高分子化合物對溶膠聚沉和保護(hù)作用示意圖(b)聚沉作用聚沉作用(a)保護(hù)作用保護(hù)作用若在溶膠中加入較多的高分子化合物若在溶膠中加入較多的高分子化合物, 許多個高分子化合許多個高分子化合物的一端吸附在同一個分散相粒子的表面上物的一端吸附在同一個分散相粒子的表面上, 或者是許多個高或者是許多個高分子線團(tuán)環(huán)繞在膠體粒子周圍分子線團(tuán)環(huán)繞在膠體粒子周圍, 形成水化外殼形成水化外殼

21、, 將分散相粒子將分散相粒子完全包圍起來完全包圍起來, 對溶膠則起保護(hù)作用。對溶膠則起保護(hù)作用。2022-7-566第一章物質(zhì)的聚集狀態(tài) 乳狀液乳狀液: 由兩種不互溶或部分互溶的液體所形成的粗由兩種不互溶或部分互溶的液體所形成的粗分散系統(tǒng)分散系統(tǒng). 如牛奶如牛奶, 含水石油含水石油, 煉油廠的廢水煉油廠的廢水, 乳乳化農(nóng)藥等?；r(nóng)藥等。乳化作用乳化作用: 油水互不相溶油水互不相溶, 只有加入乳化劑才能得到只有加入乳化劑才能得到比較穩(wěn)定的乳狀液比較穩(wěn)定的乳狀液, 乳化劑的這種作用稱為乳化乳化劑的這種作用稱為乳化作用。常用的乳化劑多為表面活性劑作用。常用的乳化劑多為表面活性劑, 某些固體某些固體也能起乳化作用。也能起乳化作用。乳狀液的類型乳狀液的類型:水包油型，水包