第一章物質(zhì)的聚集狀態(tài)

第一章物質(zhì)的聚集狀態(tài)1.將少量NaCl溶于水得到的體系是純凈物還是混合物？將泥沙溶于水得到的體系呢？將它們靜置一段時(shí)間后，有什么區(qū)別？2．我們?nèi)粘Ｉ钪兴?jiàn)的煙、霧、云屬于純凈物嗎？如果不是，是什么物質(zhì)分散到什么物質(zhì)里的？第一章物質(zhì)的聚集狀態(tài)

物質(zhì)通常以氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)三種聚集狀態(tài)存在，且在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化。在特殊條件下還可以等離子體態(tài)存在。當(dāng)物質(zhì)處于不同的聚集狀態(tài)，其物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)也是不同的。分散系：物質(zhì)除了以氣態(tài)液態(tài)的形式單獨(dú)存在以外，還常常以一種或多種物質(zhì)分散于另一種物質(zhì)中的形式存在，這種形式稱之為分散系。分散相：在分散系中，被分散的物質(zhì)稱為分散相，分散相處于分割成粒子的不連續(xù)狀態(tài)。分散介質(zhì)：容納分散相的物質(zhì)稱為分散介質(zhì)，分散介質(zhì)處于連續(xù)的狀態(tài)。例如：云霧、汽水、泡沫塑料、合金 1.1分散系分散質(zhì)分散劑實(shí)

例氣氣空氣液氣云、霧固氣煙灰塵氣液泡沫液液牛奶、酒精的水溶液固液糖水、油漆氣固泡沫塑料液固珍珠（包藏著水的碳酸鈣）固固有色玻璃、合金液態(tài)分散系（分散介質(zhì)是液態(tài)）分散相粒子直徑/nm分散系類(lèi)型分散相主要性質(zhì)實(shí)例<1低分子或離子分散系小分子或離子對(duì)光散色極弱，均相，穩(wěn)定，擴(kuò)散快，顆粒能透過(guò)半透膜氯化鈉水溶液1~100膠體分散系高分子溶液高分子光散色弱，均相穩(wěn)定，擴(kuò)散慢，顆粒不能透過(guò)半透膜蛋白質(zhì)水溶液溶膠分子、離子、原子的聚集體光散色強(qiáng)，多相，較穩(wěn)定，擴(kuò)散慢，顆粒不能透過(guò)半透膜碘化銀溶膠>100粗分散系乳狀液、懸浮液分子的大集合體無(wú)光散色，不穩(wěn)定，擴(kuò)散很慢，顆粒不能透過(guò)濾紙泥漿相根據(jù)系統(tǒng)中物質(zhì)存在的形態(tài)和分布不同，將系統(tǒng)分為相（phase）。相是指在沒(méi)有外力作用下，物理、化學(xué)性質(zhì)完全相同、成分相同的均勻物質(zhì)的聚集態(tài)。所謂均勻是指其分散度達(dá)到分子或離子大小的數(shù)量級(jí)（分散粒子直徑小于10^-9m）。物質(zhì)在壓強(qiáng)、溫度等外界條件不變的情況下，從一個(gè)相轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粋€(gè)相的過(guò)程稱為相變。相變過(guò)程也就是物質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生突然變化的過(guò)程。單相系統(tǒng)多相系統(tǒng)系統(tǒng)中物理狀態(tài)、物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)完全均勻的部分稱為一個(gè)相（phase）。系統(tǒng)里的氣體，無(wú)論是純氣體還是混合氣體，總是一個(gè)相。若系統(tǒng)里只有一種液體，無(wú)論這種液體是純物質(zhì)還是（真）溶液，也總是一個(gè)相。若系統(tǒng)中有兩種液體，如乙醚與水，中間以液-液界面隔開(kāi)，為兩相系統(tǒng)1.3溶液濃度的表示方法溶液：由兩種或多種組成以分子的、原子或離子的狀態(tài)所組成的均勻穩(wěn)定的液相體系。1.3.1物質(zhì)的量濃度物質(zhì)B的物質(zhì)的量濃度，是指溶液中所含溶質(zhì)B的物質(zhì)的量除以溶液的體積，用符號(hào)cB

表示。

式中nB表示溶液中溶質(zhì)B的物質(zhì)的量，其SI單位為mol；V為溶液的體積，其SI單位為m3，在分析化學(xué)中，體積的常用單位為L(zhǎng)或mL；濃度cB常用單位為mol/L。1.3.2質(zhì)量摩爾濃度溶質(zhì)B的質(zhì)量摩爾濃度：每千克溶劑A中所含溶質(zhì)B的物質(zhì)的量。式中：bB為溶質(zhì)B的質(zhì)量摩爾濃度，SI單位為mol/kg；nB為溶質(zhì)B的摩爾質(zhì)量，SI單位為mol；mB為溶質(zhì)B的質(zhì)量，SI單位為kg。1.3.3質(zhì)量分?jǐn)?shù)溶質(zhì)B的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：每千克溶液中所含溶質(zhì)B的質(zhì)量。式中：wB為溶質(zhì)B的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，SI單位為1；mB為溶質(zhì)B的質(zhì)量；m為混合物的質(zhì)量。1.3.4摩爾分?jǐn)?shù)溶質(zhì)B的摩爾分?jǐn)?shù)：溶質(zhì)或溶劑的物質(zhì)的量占總物質(zhì)的量的分?jǐn)?shù)。式中：xB為溶質(zhì)B的摩爾分?jǐn)?shù)，SI單位為1；nB為溶質(zhì)B的物質(zhì)的量；n為混合物的物質(zhì)的量。例1將36g的HCl溶于64gH2O中，配成溶液，所得溶液的密度為1.19g·mL－1求c(HCl)為多少？

解：已知m(HCl)＝36gm(H2O)

=64g

d=1.19g·mL－1

M(HCl)=36.46g·mol－1m(HCl)＝=428.4g例2

用分析天平稱取1.2346gK2Cr2O7基準(zhǔn)物質(zhì)，溶解后轉(zhuǎn)移至100.0mL容量瓶中定容，試計(jì)算c(K2Cr2O7)和c(1/6K2Cr2O7)

解：已知1.3.4幾種溶液濃度之間的關(guān)系物質(zhì)的量濃度與質(zhì)量分?jǐn)?shù)物質(zhì)的量濃度與質(zhì)量摩爾濃度若該系統(tǒng)是一個(gè)二組分系統(tǒng)，且B組分的含量較少，則m近似等于溶劑的質(zhì)量mA，上式可近似成為：1.4稀溶液的通性溶液有兩大類(lèi)性質(zhì)一類(lèi)性質(zhì)與溶液溶質(zhì)的本性有關(guān)，如溶液的顏色、密度、酸堿性和導(dǎo)電性等；另一類(lèi)性質(zhì)與溶液中溶質(zhì)的獨(dú)立質(zhì)點(diǎn)數(shù)有關(guān)，而與溶質(zhì)的本性無(wú)關(guān)，如溶液的蒸氣壓、凝固點(diǎn)、沸點(diǎn)和滲透壓等。稀溶液的依數(shù)性：對(duì)于難揮發(fā)的非電解質(zhì)稀溶液來(lái)講，它們表現(xiàn)出一定的共同性和規(guī)律性，我們把這一類(lèi)性質(zhì)稱為稀溶液的通性，或稱為依數(shù)性。包括稀溶液蒸氣壓下降、沸點(diǎn)升高、凝固點(diǎn)降低和稀溶液的滲透壓。例將20g

NaCl溶解在180mL水中，計(jì)算（1）溶質(zhì)和溶劑的摩爾分?jǐn)?shù)？（2）溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度？（3）溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)？解：已知m(NaCl)＝20gm(H2O)

=180g1.4稀溶液的通性稀溶液的依數(shù)性：對(duì)于難揮發(fā)的非電解質(zhì)稀溶液來(lái)講，它們表現(xiàn)出一定的共同性和規(guī)律性，我們把這一類(lèi)性質(zhì)稱為稀溶液的通性，或稱為依數(shù)性。包括稀溶液蒸氣壓下降、沸點(diǎn)升高、凝固點(diǎn)降低和稀溶液的滲透壓。1.4.1溶液的蒸氣壓下降1、液體的蒸氣壓（Vaporpressureofliquid）液體蒸氣壓的形成當(dāng)液體的蒸發(fā)和凝聚的速率相等時(shí)，系統(tǒng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，這時(shí)，蒸汽所產(chǎn)生的壓強(qiáng)，叫做該液體的飽和蒸氣壓（Saturatedvaporpressure)。溫度升高，蒸氣壓變大，蒸氣壓越大越易揮發(fā)。1.4.1溶液的蒸氣壓下降2、溶液蒸氣壓下降同一溫度下，溶液的蒸氣壓要比純?nèi)軇┑恼魵鈮旱停@種現(xiàn)象叫做溶液蒸氣壓下降。溶劑的表面溶劑分子

溶液的表面難揮發(fā)溶質(zhì)的分子1.4.1溶液的蒸氣壓下降一般性的結(jié)論是，在相同的溫度下，溶液的飽和蒸汽壓低于純?nèi)軇┑娘柡驼羝麎?。解釋?shí)驗(yàn)現(xiàn)象

過(guò)程開(kāi)始時(shí)，水和糖水均以蒸發(fā)為主。當(dāng)蒸氣壓等于p時(shí)，糖水與上方蒸氣達(dá)到平衡。而p0>p，即水并未與蒸汽達(dá)到平衡，繼續(xù)蒸發(fā)，以致于蒸氣壓大于

p，水蒸氣分子開(kāi)始凝聚到糖水中。這又使得蒸氣壓不能達(dá)到p0

于是，H2O分子從水中蒸出而凝聚入糖水。當(dāng)溶液與氣相實(shí)現(xiàn)平衡時(shí)，蒸氣壓小于其飽和蒸汽壓p，平衡右移，液體氣化；蒸氣壓大于p

時(shí)，平衡左移，氣體液化。液體氣體

凝聚

蒸發(fā)1.4.1溶液的蒸氣壓下降拉烏爾定律（Raoult`slaw)：在一定溫度下，稀溶液的蒸氣壓等于純?nèi)軇┑娘柡驼魵鈮号c溶液中溶劑的摩爾分?jǐn)?shù)的乘積。數(shù)學(xué)表達(dá)式為：式中：p為溶液的蒸氣壓，SI單位為Pa；p0為溶劑的飽和蒸氣壓，單位為Pa；xA為溶劑的摩爾分?jǐn)?shù)。1.4.1溶液的蒸氣壓下降因此，拉烏爾定律的結(jié)論又可以表示為：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。

p0-p為溶劑蒸氣壓的下降值?p1.4.2溶液沸點(diǎn)的升高和凝固點(diǎn)的降低1、液體的沸點(diǎn)（Boiling-pointofliquid）當(dāng)某一液體的蒸氣壓等于外界大氣壓時(shí)，液體就開(kāi)始沸騰，此時(shí)的溫度稱為沸點(diǎn)。液體的沸點(diǎn)會(huì)隨外界壓強(qiáng)的變化而變化。1.4.2溶液沸點(diǎn)的升高和凝固點(diǎn)的降低溶液濃度越大，蒸氣壓下降越多，則溶液沸點(diǎn)升高越多，其關(guān)系為：式中：?Tb為溶液沸點(diǎn)的變化值，單位為K或℃；Kb為溶劑的沸點(diǎn)升高常數(shù)，單位為K·kg·mol-1；bB為溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度，單位為mol·kg-1。Kb只與溶劑的性質(zhì)有關(guān)，而與溶質(zhì)的本性無(wú)關(guān)。不同溶劑有不同的Kb值。?Tb=Kb·bB1.4.2溶液沸點(diǎn)的升高和凝固點(diǎn)的降低2、溶液的凝固點(diǎn)（freezingpoint）當(dāng)固態(tài)純?nèi)軇┑恼魵鈮号c溶液中溶劑的蒸氣壓相等時(shí)，溶液的固相與液相達(dá)到平衡，此時(shí)的溫度稱為凝固點(diǎn)。1.4.2溶液沸點(diǎn)的升高和凝固點(diǎn)的降低?Tf=Kf·bB式中：?Tf為溶液凝固點(diǎn)的降低值，單位為K或℃；Kf為溶劑的凝固點(diǎn)降低常數(shù)，單位為K·kg·mol-1或℃·kg·mol-1；bB為溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度，單位為mol·kg-1。Kb只與溶劑的性質(zhì)有關(guān)，而與溶質(zhì)的本性無(wú)關(guān)。溶液濃度越大，蒸氣壓下降越多，則溶液凝固點(diǎn)降低越多，其關(guān)系為：若p

固>p液，則平衡右移，固體熔解，

p固<p液，

則平衡左移，液體凝固。飽和蒸氣壓圖物質(zhì)的飽和蒸氣壓p，對(duì)溫度T做圖，即得到物質(zhì)飽和蒸氣壓圖。下面是水，水溶液，冰體系的飽和蒸氣壓圖。p/Pa

T/Kl1l2l3ABB′611T2273373T1A′1.013105從圖中可以看出，

1）隨著溫度的升高，水，水溶液，冰的飽和蒸氣壓都升高。其中冰的曲線斜率大，隨溫度變化顯著。2）同一溫度，水溶液的飽和蒸氣壓低于水的飽和蒸氣壓。

3）373K時(shí)，水的飽和蒸氣壓等于外界大氣壓強(qiáng)，如圖中A點(diǎn)，故373K是水的沸點(diǎn)。大氣壓強(qiáng)1.013105Pa。

在該溫度下，溶液的飽和蒸氣壓小于1.013105Pa，未達(dá)到沸點(diǎn)。只有當(dāng)溫度升到T1

時(shí)(T1>373K)，溶液的飽和蒸氣壓才達(dá)到1.013105Pa，溶液才沸騰。如圖中A′點(diǎn)。即溶液的沸點(diǎn)升高，比純水高。p/Pa

T/Kl1l2l3ABB′611T2273373T1A′1.013105

4）冰線和水線的交點(diǎn)B處，冰和水的飽和蒸氣壓相等。此點(diǎn)的溫度為273K，p≈611Pa。273K是水的凝固點(diǎn)，亦稱為冰點(diǎn)。在此溫度時(shí)，溶液飽和蒸氣壓低于冰的飽和蒸氣壓。即p冰

>p溶。當(dāng)兩種物質(zhì)共存時(shí)，冰要熔解，或者說(shuō)溶液此時(shí)尚未達(dá)到凝固點(diǎn)。p/Pa

T/Kl1l2l3ABB′611T2273373T1A′1.013105只有降溫，到T2<273K時(shí)，冰線和溶液線相交于B′點(diǎn)，即p

冰

=p

溶時(shí)，溶液才開(kāi)始結(jié)冰，達(dá)到凝固點(diǎn)。溶液的凝固點(diǎn)降低，比純?nèi)軇┑??？梢?jiàn)，由于溶液的飽和蒸氣壓的降低，導(dǎo)致溶液沸點(diǎn)升高、凝固點(diǎn)降低。即水溶液的沸點(diǎn)高于純水而其凝固點(diǎn)低于純水。p/Pa

T/Kl1l2l3ABB′611T2273373T1A′1.0131051.4.2溶液沸點(diǎn)的升高和凝固點(diǎn)的降低3、應(yīng)用溶液沸點(diǎn)的升高和凝固點(diǎn)的降低都與加入溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度成正比，而質(zhì)量摩爾濃度又與溶質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量有關(guān)。因此，可以通過(guò)對(duì)溶液沸點(diǎn)升高和凝固點(diǎn)降低的測(cè)定來(lái)估算溶質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量。例有一質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.00%的水溶液，測(cè)得其凝固點(diǎn)為273.5K。計(jì)算溶質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量。1.4.2溶液沸點(diǎn)的升高和凝固點(diǎn)的降低植物的抗寒性與抗寒性冰鹽混合物作為制冷劑冬天在汽車(chē)水箱加入甘油、乙二醇或乙醇，防止結(jié)冰。冬天馬路上撒的化冰劑

致冷劑的制備冰鹽混合物在實(shí)驗(yàn)室中可用來(lái)使局部致冷。將固體NaCl和冰混合，可做成致冷劑，獲得零下低溫。

用CaCl2

和冰的混合物，可以獲得－55C°的低溫。用CaCl2、冰和丙酮的混合物，可以致冷到－70C°以下。反應(yīng)物冰鹽致冷劑混合物從外界吸熱，冰部分融化成水（吸熱）。冰水共存，應(yīng)為零度，但水將NaCl溶解，形成溶液，其冰點(diǎn)低于零度。故冰將繼續(xù)融化成水（吸熱）。理論上可達(dá)到低共熔點(diǎn)的溫度－22C°。1.4.3溶液的滲透壓擴(kuò)散（diffusion）：物質(zhì)自發(fā)地由高濃度處向低濃度處遷移的現(xiàn)象稱為擴(kuò)散。擴(kuò)散不但存在于溶質(zhì)與溶劑之間，它也存在于任何不同濃度的溶液之間。半透膜（semipermeablemembrance）：如果在兩個(gè)不同濃度的溶液之間，存在一種多孔分離膜，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)，這種膜成為半透膜。1.4.3滲透壓一滲透現(xiàn)象這種溶劑透過(guò)半透膜，進(jìn)入溶液的現(xiàn)象，稱為滲透現(xiàn)象。半透膜：只允許H2O分子透過(guò)，而不允許溶質(zhì)糖分子通過(guò)。在U形管中，用半透膜將兩側(cè)等高度的水柱和糖水柱分開(kāi)。放置一段時(shí)間，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象?水糖水半透膜一段時(shí)間后，糖水柱升高，而水柱降低。如左圖，兩側(cè)靜水壓相同時(shí)，由于半透膜兩側(cè)可透過(guò)半透膜的H2O分子的數(shù)目不等，故在單位時(shí)間里，進(jìn)入糖水的H2O分子（右行水分子）比從糖水進(jìn)入水中的H2O分子（左行水分子）要多些。

二滲透壓滲透現(xiàn)象發(fā)生以后

1）水柱的高度降低，靜壓減小，使右行水分子數(shù)目減少；

2）糖水柱升高，靜壓增大，使左行水分子數(shù)目增加；

3）糖水變稀，半透膜右側(cè)的H2O分子的比例數(shù)增加，亦使左行水分子數(shù)目增加。當(dāng)過(guò)程進(jìn)行到一定程度時(shí)，右行和左行的水分子數(shù)目相等。于是水柱不再降低，同時(shí)糖水柱亦不再升高，達(dá)到平衡。這時(shí)液面高這就是滲透現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。

三滲透壓公式具有滲透壓，是溶液的依數(shù)性質(zhì)。它產(chǎn)生的根本原因也是相界面上可發(fā)生轉(zhuǎn)移的分子個(gè)數(shù)不同引起的。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期研究，人們發(fā)現(xiàn)，

1）溫度相同時(shí)，和溶液的體積摩爾濃度成正比；

2）濃度相同時(shí)，和溫度T成正比。即測(cè)得比例系數(shù)和氣體常數(shù)R相同，則公式寫(xiě)成，即

V=nRT

。度差造成的靜壓，稱為溶液的滲透壓，用表示，單位為Pa。1.4.3溶液的滲透壓稀溶液的滲透壓與濃度、溫度的關(guān)系可以用下式表示：ΠV=nBRT即Π=cBRT式中：Π是溶液的滲透壓，單位為Pa；cB是溶液的濃度，單位為mol·L-1；R是摩爾氣體常數(shù)，為8.314×103Pa·L·mol-1·K-1；T是系統(tǒng)的溫度，單位為K。1.4.3溶液的滲透壓通過(guò)對(duì)溶液滲透壓的測(cè)定，也能計(jì)算出溶質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量的大小。例有一蛋白質(zhì)的飽和水溶液，每升含有蛋白質(zhì)5.18g，已知在298.15K時(shí)，溶液的滲透壓為413Pa，求此蛋白質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量。1.4.3溶液的滲透壓生物體的細(xì)胞液和體液都是水溶液，絕大部分的膜都是半透膜。將淡水魚(yú)放入海水中會(huì)脫水死亡。植物根部施肥過(guò)多會(huì)脫水枯萎。人體在發(fā)燒時(shí)要多喝水或靜脈注射等滲溶液。反滲透在工業(yè)上用于濃縮溶液?？偨Y(jié)稀溶液的依數(shù)性定律：難揮發(fā)、非電解質(zhì)稀溶液的某些性質(zhì)（蒸氣壓下降、沸點(diǎn)升高、凝固點(diǎn)降低和滲透壓）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)本身無(wú)關(guān)。稀溶液的依數(shù)性定律不適用于濃溶液和電解質(zhì)。濃溶液溶質(zhì)濃度大，溶質(zhì)粒子間的相互作用也大。電解質(zhì)溶液會(huì)電離產(chǎn)生正負(fù)離子，總的粒子數(shù)大大增加。

顆粒直徑在1～100nm的分散質(zhì)分散到分散介質(zhì)中，構(gòu)成的多相系統(tǒng)稱為膠體。通常制備膠體的方法有分散法和凝聚法兩種。1.5膠體溶液膠體溶液（溶膠）高分子溶液膠體分散系Fe(OH)3膠體As2S3膠體淀粉溶液蛋白質(zhì)溶液溶膠固體分散在液體中的一種膠態(tài)體系1、溶膠的制備和凈化(1)制備分散法⑴研磨法；⑵超聲波法；⑶電弧法；⑷膠溶法B.凝聚法(2)凈化

⑴透析法；⑵超過(guò)透析法膠體的分散程度十分高，分散介質(zhì)粒子表面積和表面能很大。膠體的性質(zhì)都與表面現(xiàn)象有關(guān)。15.1、分散度與比表面

分散度(degreeofdispersion)－－－分散相在分散介質(zhì)中分散的程度。

比表面(specificsurface)

－－－單位體積物質(zhì)所具有的表面積。討論：①比表面S0常用來(lái)表示系統(tǒng)分散度。②S0越大，系統(tǒng)分散度愈大，導(dǎo)致表面現(xiàn)象愈顯著。1.5.2膠團(tuán)結(jié)構(gòu)

(一)膠粒帶電兩大原因（選擇性吸附；膠核表面解離）

●膠核界面的選擇性吸附—Fe(OH)3溶膠為例分析。

FeCl3+3H2O(沸)→Fe(OH)3+3HCl(緩慢、逐滴加入)

溶液中部分Fe(OH)3與HCl作用：

Fe(OH)3+3HCl→FeOCl+2H2OFeOCl→FeO++Cl-(反離子)

(組成類(lèi)似離子)

選擇性地吸附分散系統(tǒng)中與其組成類(lèi)似的離子膠團(tuán)結(jié)構(gòu)分析

[Fe(OH)3]m·nFeO+·(n-x)Cl-

x+·xCl-

膠核吸附層擴(kuò)散層膠粒擴(kuò)散雙電層膠團(tuán)注意：膠粒帶電，膠團(tuán)不帶電；溶膠中電性相反的離子Cl-均為水合的，稱反離子。又如利用硝酸銀和碘化鉀制備碘化銀溶膠的反應(yīng)為AgNO3+KI→AgI+KNO3

改變兩種反應(yīng)物的用量，可使制備的溶膠帶有不同符號(hào)的電荷。當(dāng)KI過(guò)量時(shí)，AgI膠核吸附過(guò)量的I-

離子而帶負(fù)電荷；反之，當(dāng)AgNO3過(guò)量時(shí)，AgI膠核則吸附過(guò)量的Ag+離子而帶正電荷?！衲z核表面分子的離解－－硅酸溶膠形成分析膠核—由許多xSiO2·yH2O分子組成。其表面：SiO2·H2OH2SiO3H2SiO3HSiO3-

+H+HSiO3-SiO32-+H+

(組成類(lèi)或離子)(反離子)＊H+離擴(kuò)散到介質(zhì)中，SiO32-

離子留在膠核表面。膠團(tuán)結(jié)構(gòu)分析

[SiO2]m·

n

SiO32-

·

2(n-x)H+

2x-·2xH+

膠核吸附層擴(kuò)散層膠粒擴(kuò)散雙電層膠團(tuán)2.膠粒的雙電層結(jié)構(gòu)擴(kuò)散雙電層的概念膠核表面吸附離子+部分被束縛的反離子→吸附層；其余水合反離子→擴(kuò)散層。這種由吸附層和擴(kuò)散層構(gòu)成的電性相反的兩層----稱為擴(kuò)散雙電層。(AgI)nI-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+設(shè)計(jì)試驗(yàn)取三個(gè)小燒杯，分別加入25mL蒸餾水、25mLCuSO4溶液和25mL泥水。將燒杯中的蒸餾水加熱至沸騰，向沸水中逐滴加入1~2mLFeCl3飽和溶液。繼續(xù)煮沸至溶液呈紅褐色，停止加熱。觀察制得的Fe(0H)3膠體，并與CuSO4溶液和泥水比較。1.5.3、溶膠的基本性質(zhì)(一)基本特征：多相性、高度分散性、聚結(jié)不穩(wěn)定性(二)基本性質(zhì)

A.溶膠的光學(xué)性質(zhì)—乳光(散射光)現(xiàn)象●Tyndall現(xiàn)象產(chǎn)生的原因1.Tyndall效應(yīng)與分散粒子大小，投射光波長(zhǎng)有關(guān)：當(dāng)分散粒直徑>>入射光波長(zhǎng)→光投射在粒子上起反射作用→反射光。當(dāng)分散粒直徑≈或<入射光波長(zhǎng)→光波可繞過(guò)粒前進(jìn)且迫使粒子振動(dòng)→第二次波源向各方發(fā)射電磁波→散射光。2.可見(jiàn)光在400~800nm。粗分粒子直徑：1000~5000nm,反射光(液混濁)

膠分粒子直徑：1~100nm，散射光(乳光，光錐)

分子直徑：＜1nm(＜＜波長(zhǎng))散射現(xiàn)象十分微弱∴觀察不到散射光?！馮yndall現(xiàn)象是區(qū)分溶液和溶膠的最簡(jiǎn)單的方法。B.溶膠的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)Brown運(yùn)動(dòng)？由于介質(zhì)分子的熱運(yùn)動(dòng)不斷地撞擊著膠體粒子所引起的現(xiàn)象稱~。產(chǎn)生原因：

1.介質(zhì)分子處于熱運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，不斷撞擊膠粒質(zhì)點(diǎn)。

2.由于某一瞬間膠粒受到各方撞擊力不均，所以向合力方向移動(dòng)。擴(kuò)散：膠粒存在濃度差時(shí)，膠粒將從濃度大的區(qū)域向濃度小的區(qū)域移動(dòng)的現(xiàn)象稱擴(kuò)散(diffusion)(T愈高，粘度愈小，擴(kuò)散現(xiàn)象愈明顯)。沉降：膠粒的密度＞分散介質(zhì)，在重力作用下下沉而與流體分離的過(guò)程稱沉降(sedimentation)。沉降平衡：沉降速率=擴(kuò)散速率，系統(tǒng)達(dá)平衡，形成一個(gè)濃度梯度，此狀態(tài)稱沉降平衡(sedimentationequilibrium)。沉降平衡示意圖意義：滲析法凈化溶膠實(shí)例：人工腎C、溶膠的電學(xué)性質(zhì)電泳：在外電場(chǎng)作用下，帶電膠粒在介質(zhì)中定向移動(dòng)的現(xiàn)象稱電泳（electrophoresis）討論：1.原因：膠粒帶電、種類(lèi)。2.特點(diǎn)：介質(zhì)不動(dòng)、膠粒動(dòng)。意義：氨基酸、蛋白質(zhì)及核酸等的分離和鑒定

電滲：在外電場(chǎng)作用下，液體介質(zhì)通過(guò)多孔膜向與其所帶電荷相反的電極方向定向移動(dòng)的現(xiàn)象稱電滲（electroosmosis）討論：

1.原因：膠粒帶電；種類(lèi)。

2.特點(diǎn)：介質(zhì)動(dòng)、粒不動(dòng)

(膠粒被固定而不動(dòng))1.5.4、溶膠的穩(wěn)定與聚沉●穩(wěn)定原因：帶電穩(wěn)定性：膠粒同種電荷(斥)大小溶劑化穩(wěn)定作用(水合膜保護(hù))

動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性(Brown運(yùn)動(dòng))

其中，電位的大小是主要的，∵電位大，膠粒帶電多；電位大，擴(kuò)散層愈厚，水合膜愈厚，膠粒愈穩(wěn)定。但其中，Brown運(yùn)動(dòng)是一把雙刃劍。●溶膠的聚沉(膠粒從介質(zhì)中析出的現(xiàn)象)

電解質(zhì)作用——去電，去水合膜(溶劑化)∵加電解質(zhì)，迫使反離子更多進(jìn)入吸附層，∴擴(kuò)散層變薄，↓穩(wěn)定性↓溶膠相互聚沉；膠粒電性相反的兩種溶膠--適量混合----電性中和，降低發(fā)生聚沉；濃度……

加熱可以使溶膠聚沉高分子化合物對(duì)溶膠的保護(hù)與敏化作用高分子物質(zhì)對(duì)溶膠的保護(hù)作用和敏化作用保護(hù)作用敏化作用條件加入足量高分子溶液加極少量的高分子溶液原因高分子被吸附在膠粒表面→高分子吸附層將包裹膠粒，阻礙聚沉多個(gè)膠粒吸附在一個(gè)線型高分子鏈上，阻礙膠粒自由運(yùn)動(dòng)→促進(jìn)聚沉圖示

臨界聚沉濃度：一定量溶膠在一定時(shí)間內(nèi)發(fā)生

聚沉所需電解質(zhì)的最小濃度(單：mmol·L-1)規(guī)律：1.正溶膠－－－負(fù)離子負(fù)溶膠－－－正離子

2.反離子價(jià)↑，聚沉能力↑。且臨界聚沉濃度反比于Z6(∝1/Z6)3.同價(jià)離子聚沉能力接近，且正：H+＞……Li+

負(fù)：F-＞……CNS-4.一些有機(jī)物離子具有非常強(qiáng)的聚沉能力。1、溶膠的聚沉和穩(wěn)定性1.電解質(zhì)對(duì)聚沉的影響

少量電解質(zhì)的存在對(duì)溶膠起穩(wěn)定作用；過(guò)量電解質(zhì)的存在對(duì)溶膠起破壞作用(聚沉)。

使一定量溶膠在一定時(shí)間內(nèi)完全聚沉所需最小電解質(zhì)的物質(zhì)的量濃度，稱為電解質(zhì)對(duì)溶膠的聚沉值。

反離子對(duì)溶膠的聚沉起主要作用，聚沉值與反離子價(jià)數(shù)有關(guān)：

聚沉值比例

，即聚沉值與反離子價(jià)數(shù)的6次方成反比。這叫舒爾采-哈迪規(guī)則。反離子起聚沉作用的機(jī)理是：

膠團(tuán)結(jié)構(gòu)（常見(jiàn)的五種類(lèi)型）

吸附帶電型：膠團(tuán)結(jié)構(gòu)

1、AgI(AgX)溶膠：（KI過(guò)量）[(AgI)m·nI-·(n-x)K+]x-·xK+AgNO3+KI=AgI+KNO3

KI過(guò)量—吸附I-—膠粒帶負(fù)電2、AgI(AgX)溶膠；（AgNO3過(guò)量）[(AgI)m·n

Ag+·(n-x)NO3-]x+·xNO3-AgNO3過(guò)量—吸附Ag+—膠粒帶正電3、Fe(OH)3溶膠:{[Fe(OH)3]m·nFeO+·(n-x)Cl-}x+·xCl-FeCl3+2H2OFe(OH)2Cl+2HCl

膠核電位離子反離子

Fe(OH)2Cl+H2OFe(OH)3+HCl

吸附層擴(kuò)散層脫水：FeO++2H2O+Cl-

吸附氧鐵離子FeO+—膠粒帶正電膠粒

膠團(tuán)4、As2S3溶膠：

2H3AsO3+3H2S=As2S3+6H2O[(As2S3)m·nHS-·(n-x)H+]x-·xH+H2SHS-+H+吸附

HS-—膠粒帶負(fù)電。電離帶電型：5、硅膠溶膠：

H2SiO3=x·SiO2yH2O[(SiO2)m·nHSiO3-·(n-x)H+]x-·xH+H2SiO3HSiO3-+H+HSiO3-留在SiO2表面—膠粒帶負(fù)電。2、電解質(zhì)混合物的聚沉作用3、相互聚沉現(xiàn)象4、溶膠的穩(wěn)定性1.6高分子溶液和乳狀液

大分子化合物，一般是指其摩爾質(zhì)量MB>1～104kg·mol－１的分子，有天然的(如蛋白質(zhì)、淀粉、核酸、纖維素等)和合成的(如高聚物分子)。1.6.1高分子溶液一、高分子化合物概念：?jiǎn)蝹€(gè)分子相對(duì)分子量在一萬(wàn)以上的大分子物質(zhì)稱為高分子化合物。如蛋白質(zhì)、核酸、糖原都是在生命體的體液中具有生物活性的重要高分子物質(zhì)；人體肌肉、組織；天然橡膠等也是高分子物質(zhì)。根據(jù)來(lái)源可將高分子物質(zhì)分為天然的和合成的高分子。1、高分子溶液與溶膠性質(zhì)比較溶膠高分子溶液(大)締合膠體相同性質(zhì)1.分散相粒子大小均在1~100nm范圍內(nèi)2.擴(kuò)散速率慢3.不能透過(guò)半透膜不同性質(zhì)多相聚集體Tyndall明顯均相具有一定溶解度Tyndall微弱均相締合體形成膠束溶液熱力學(xué)不穩(wěn)定系統(tǒng)熱力學(xué)穩(wěn)定系統(tǒng)熱力學(xué)穩(wěn)定系統(tǒng)分散相和分散介質(zhì)親和力小、不可逆分散相與分散介質(zhì)親和力大、可逆對(duì)電解質(zhì)敏感對(duì)電解質(zhì)不太敏感2、高分子化合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及溶液的形成結(jié)構(gòu)特征：

一般具有碳鏈→由大量一種或多種小結(jié)構(gòu)單位(鏈節(jié))重復(fù)連接而成→[如天然橡膠：數(shù)千個(gè)異戊二烯(-C6H8-)連成—化學(xué)式(C6H8)n(n→聚合度)]

由于構(gòu)成高分子化合物的鏈長(zhǎng)、鏈節(jié)、連接方式不同→高分子化合物一般是無(wú)定型的(線狀，分枝狀、網(wǎng)狀等型)→很少全部成晶體→常溫下有一定彈性，塑性，機(jī)械強(qiáng)度，可拉成纖維，制成薄膜?！窀叻肿尤芤盒纬商攸c(diǎn)：

與小分子化合物形成的明顯不同是→要經(jīng)過(guò)溶脹(溶劑慢慢進(jìn)入卷曲的高分子鏈的空隙中，高分子緩慢舒展開(kāi)來(lái)，體積↑)→逐步擴(kuò)散到溶劑中去→完全溶解。

線形高分子化合物在良溶劑(a)和不良溶劑(b)中的形態(tài)示意圖●高分子化合物溶液的基本性質(zhì)

1.均相，熱力學(xué)穩(wěn)定性由于其結(jié)構(gòu)中C-C單鍵可自由旋轉(zhuǎn)→柔性，溶解過(guò)程中→混亂度↑△s＞0，溶解在溶劑中形成高度水合或溶劑化△H＜0∴△G＜02.其溶解與析出過(guò)程具有可逆性。

3.對(duì)電解質(zhì)不太敏感?！吒叻肿邮且粋€(gè)高度水化系統(tǒng)，∴加少電解質(zhì)不足以?shī)ZH2O分子而破壞水合層，大量電解質(zhì)的加入→電解質(zhì)H2O破壞高分子水化層→聚沉。4、粘度較大高分子溶液的粘度比真溶液或溶膠大得多。原因：高度溶劑化，使自由流動(dòng)的溶劑減少。2.線狀或分枝狀結(jié)構(gòu)，能牽引介質(zhì)使它運(yùn)動(dòng)困難3、高分子溶液的鹽析和保護(hù)作用蛋白質(zhì)、核酸等高分子化合物在水溶液中往往以離子形式存在，常稱之為聚電解質(zhì)。特征：

每個(gè)鏈上有很多荷電基團(tuán)；電荷密度很大；對(duì)極性溶劑分子的親合力很強(qiáng)；按極性溶劑中離解所帶電荷不同陽(yáng)離子(正)→陰離子(負(fù))

兩性離子●存在狀態(tài)與pH關(guān)系—蛋白質(zhì)pI與pH關(guān)系

等電點(diǎn)（pI

）→恰好使高分子上(蛋白質(zhì))所帶正電荷量與負(fù)電荷量相等時(shí)溶液的pH值，稱為等電點(diǎn)。不同pH帶電狀況分析：高分子溶液的穩(wěn)定與破壞穩(wěn)定因素：均相，熱力學(xué)穩(wěn)定→△S↑△H＜0，△G＜0。帶電…..

高度溶劑化→水合膜(重要)改變pH→大多蛋白質(zhì)在pI時(shí)溶解度最小。降低水合程度→加大量電解質(zhì)奪H2O有機(jī)溶劑加熱（不可逆過(guò)程）穩(wěn)定性破壞：鹽析：因加大量無(wú)機(jī)鹽使蛋白質(zhì)從溶液中

沉淀析出的作用稱鹽析。實(shí)質(zhì)：蛋白質(zhì)脫水。(無(wú)機(jī)鹽與蛋白質(zhì)液中H2O分子強(qiáng)烈水合，使蛋白質(zhì)水合程度↓)規(guī)律：與離子種類(lèi)有關(guān)。陰：SO2-4…CNS-

陽(yáng)：NH+4…Li+關(guān)于高分子溶液的滲透壓、膜平衡和凝膠在此不作詳細(xì)討論。不做要求。1.6.2表面活性劑和乳狀液一、表面活性物(表面活性劑)

不同溶質(zhì)水溶液表面張力變化1.NaClNH4ClNa2SO4……無(wú)機(jī)鹽，蔗糖，甘露醇等多羥基有機(jī)物溶于水使σ↑,→表面惰性。

2.醇、醛、酸、酯絕大多數(shù)有機(jī)物溶于使水σ↓3.肥皂及各種合成洗滌劑(含8碳原子以上直鏈有機(jī)酸的金屬鹽、苯磺酸鹽等)進(jìn)入水使σ（表面活性物、表面活性劑）●表面活性物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)●能顯著降低表面張力的物質(zhì)稱表面活性物。兩親性

極性基團(tuán)—親水(親水頭)：-OH，-COOH

非極性基團(tuán)—疏水(親脂性)：直鏈或

有側(cè)鏈的有機(jī)烷基：R-OH吸附特點(diǎn)：1.極性部分溶于極性溶劑(水)，非→非(油)2.液液表面定向排列→薄膜，↓σ(使表面不飽和力場(chǎng)得到某種程度平衡)。吸附機(jī)理分析：當(dāng)極少量表面活性劑溶入水中，親水的羧基端進(jìn)入水中