溶液與膠體新能源演示文稿

溶液與膠體新能源演示文稿當前第1頁\共有66頁\編于星期四\18點溶液與膠體新能源當前第2頁\共有66頁\編于星期四\18點分散系分散相分散介質(zhì)食鹽水Na+,Cl-

水糖水蔗糖水牛奶蛋白質(zhì)、脂肪水泥漿砂石水Fe(OH)3膠體Fe(OH)3膠粒水當前第3頁\共有66頁\編于星期四\18點分散系的分類分散相顆粒大小分散系統(tǒng)類型分散相組成實例<1nm真溶液(溶液）小分子、離子食鹽水、糖水鹽酸…….1~~100nm膠體分散系溶膠膠粒(分子、離子、原子的聚集體）Fe(OH)3膠體、As2S3膠體、金溶膠高分子溶液高分子蛋白質(zhì)、核酸的水溶液>100nm粗分散系(乳狀液、懸浮液)粗顆粒牛奶、泥漿本課件版權所有人：蘇州大學曹洋當前第4頁\共有66頁\編于星期四\18點1.2溶液組成標度的表示方法溶液組成標度分兩大類：1.xxx濃度：一定體積或一定質(zhì)量的溶液（溶劑）中所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量或質(zhì)量的多少2.xxx分數(shù)：溶質(zhì)與溶液（溶劑）的相對比值，無量綱當前第5頁\共有66頁\編于星期四\18點1.2.1物質(zhì)的量濃度(濃度)單位：mol·L-1

mmol·L-1

μmol·L-1當前第6頁\共有66頁\編于星期四\18點1.2.2質(zhì)量濃度單位：g·L-1mg·L-1

μg·L-1

μg·ml-1

當前第7頁\共有66頁\編于星期四\18點當前第8頁\共有66頁\編于星期四\18點1.2.3質(zhì)量摩爾濃度是溶劑的質(zhì)量單位：mol·kg-1

極稀的溶液，其質(zhì)量摩爾濃度數(shù)值上等于物質(zhì)的量濃度當前第9頁\共有66頁\編于星期四\18點1.2.4質(zhì)量分數(shù)、摩爾分數(shù)和體積分數(shù)一、質(zhì)量分數(shù)(質(zhì)量百分比濃度)當前第10頁\共有66頁\編于星期四\18點二、摩爾分數(shù)當前第11頁\共有66頁\編于星期四\18點三、體積分數(shù)當前第12頁\共有66頁\編于星期四\18點1.3稀溶液的依數(shù)性溶液的物理性質(zhì)分類：顏色、密度、粘度、導電性和溶液中溶質(zhì)的本性有關蒸氣壓下降值、沸點升高值、凝固點降低值、滲透壓

和溶液中溶質(zhì)的本性無關，只和濃度有關——依數(shù)性當前第13頁\共有66頁\編于星期四\18點1.3.1溶液的蒸氣壓下降Question什么是蒸氣壓？當前第14頁\共有66頁\編于星期四\18點在一個敞開的燒杯里的水，在持續(xù)的蒸發(fā)當前第15頁\共有66頁\編于星期四\18點在一個封閉的燒杯里，當水蒸氣蒸發(fā)的速度==凝結(jié)的速度時，形成動態(tài)平衡，此時，水蒸氣的濃度是一個確定值，水蒸氣產(chǎn)生的壓強p=cRT即為定值，即飽和蒸氣壓，簡稱蒸氣壓(vaporpressure)當前第16頁\共有66頁\編于星期四\18點蒸氣壓的測定：當前第17頁\共有66頁\編于星期四\18點一定溫度下，同一種液體的蒸氣壓是固定的。蒸氣壓隨溫度上升而上升。本課件版權所有人：蘇州大學曹洋當前第18頁\共有66頁\編于星期四\18點固體的蒸氣壓一般小于液體的蒸氣壓，并且也隨著溫度的上升而增大。當前第19頁\共有66頁\編于星期四\18點當在水中加入溶質(zhì)后，降低了單位體積內(nèi)和液面上溶劑分子的數(shù)目，因而就減少了單位時間內(nèi)可能離開液面進入氣相的溶劑分子數(shù)目，導致溶劑與其蒸氣在較低的溶劑蒸氣壓力下即可達到平衡。當前第20頁\共有66頁\編于星期四\18點當前第21頁\共有66頁\編于星期四\18點因此，溶液的蒸氣壓要低于純?nèi)軇┑恼魵鈮?887年，法國化學家拉烏爾總結(jié)出經(jīng)驗公式：Raoult定律測定蒸汽壓下降值的裝置當前第22頁\共有66頁\編于星期四\18點1.3.2溶液的沸點升高與凝固點降低1.3.2溶液的沸點升高與凝固點降低當前第23頁\共有66頁\編于星期四\18點沸點(boilingpoint,Tb)是液體的蒸氣壓等于外壓時的溫度。沸點隨外壓而變化，在一個標準大氣壓(1atm=101.325kPa)時的沸點為正常沸點。當前第24頁\共有66頁\編于星期四\18點凝固點(freezingpoint,Tf)是一定外壓下，物質(zhì)的液相與固相具有相同蒸氣壓時的溫度，此時固液可以共存。當前第25頁\共有66頁\編于星期四\18點一、沸點升高溶劑的質(zhì)量摩爾沸點升高常數(shù)當前第26頁\共有66頁\編于星期四\18點二、凝固點降低溶劑的質(zhì)量摩爾凝固點降低常數(shù)當前第27頁\共有66頁\編于星期四\18點三、沸點升高和凝固點降低的應用1.利用沸點升高和凝固點降低計算溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量（分子量）例題苯的Tf=5.53℃,將5.50g某試樣溶解于250g苯中，測得凝固點為4.51℃,求該試樣的分子量。解：溶劑苯的質(zhì)量摩爾凝固點降低常數(shù)：Kf=5.12K·kg·mol-1當前第28頁\共有66頁\編于星期四\18點例題測得4.94gK3[Fe(CN)6]溶解在100g水中，所得溶液的凝固點為-1.1℃,已知K3[Fe(CN)6]的分子量為329,寫出K3[Fe(CN)6]在水中的解離方程。解：由于強電解質(zhì)在水中解離產(chǎn)生水合離子，所以各個溶質(zhì)顆粒對依數(shù)性均產(chǎn)生影響b=0.150mol·kg-1b總=0.591mol·kg-1ΔTf=Kfb總b總/b≈4可能的解離方式：K3Fe(CN)6=3K++[Fe(CN)6]3-當前第29頁\共有66頁\編于星期四\18點NaCl=Na++Cl-

MgCl2=Mg2++2Cl-當前第30頁\共有66頁\編于星期四\18點2.使用溶液作冷卻劑NaCl+冰-22℃(實際溫度為：-5~-10℃)CaCl2+冰-55℃乙醇-冰：-20

℃干冰-丙酮-78℃當前第31頁\共有66頁\編于星期四\18點3.使用溶液作抗凍劑/解凍劑如乙二醇/CaCl2當前第32頁\共有66頁\編于星期四\18點4.助熔如冰晶石(KAlF6)用于制鋁工業(yè)中Al2O3的熔融當前第33頁\共有66頁\編于星期四\18點滲透現(xiàn)象半透膜：只能讓溶劑分子通過，不能讓溶質(zhì)分子通過的膜溶劑分子透過半透膜自動擴散的過程為滲透（osmosis)1.3.3溶液的滲透壓力

當前第34頁\共有66頁\編于星期四\18點單位體積內(nèi)水分子的個數(shù)越多，擴散的速度越快，因此剛開始，由外向內(nèi)擴散的水分子比由內(nèi)到外擴散的水分子多。滲透現(xiàn)象的本質(zhì)——擴散當前第35頁\共有66頁\編于星期四\18點當半透膜里面的壓力增大到一定時候，從內(nèi)向外擴散的水分子數(shù)=從外向內(nèi)擴散的水分子數(shù)，此時就達到了滲透平衡滲透平衡當前第36頁\共有66頁\編于星期四\18點產(chǎn)生滲透現(xiàn)象的兩個條件：1.有半透膜存在2.膜兩邊要有濃度差產(chǎn)生滲透現(xiàn)象的條件與滲透的方向滲透的方向是：溶劑分子從純?nèi)軇┫蛉芤簼B透，或者從稀溶液向濃溶液滲透當前第37頁\共有66頁\編于星期四\18點滲透壓滲透壓測定滲透壓的裝置當前第38頁\共有66頁\編于星期四\18點1886年，范霍夫（van’tHoff）提出：溶液的滲透壓與溫度、濃度的關系，即范霍夫定律ΠV=nBRTΠ=cBRT范霍夫定律當前第39頁\共有66頁\編于星期四\18點解：測定分子量的三種方法：小分子：凝固點降低法、沸點升高法（不常用）高分子：滲透壓法例題：1L馬的血紅素5.0g，298K時測得滲透壓為1.80×102Pa,求血紅素的分子量。當前第40頁\共有66頁\編于星期四\18點當前第41頁\共有66頁\編于星期四\18點反滲透，海水淡化反滲透當前第42頁\共有66頁\編于星期四\18點滲透濃度1.3.4滲透壓力的意義滲透濃度（osmolarity)Cos/mmol·L-1,也有用mOsmol·L-1表示的例題

計算50.0g·L-1葡萄糖溶液和生理鹽水的滲透濃度。對于非電解質(zhì)，如葡萄糖,則Cos=CB，即非電解質(zhì)的滲透濃度就等于其物質(zhì)的量濃度。對于強電解質(zhì)，則Cos=iCB,i表示強電解質(zhì)完全電離出來的離子的數(shù)目，如NaCl,則Cos=2CNaCl；MgCl2,則Cos=3CMgCl2當前第43頁\共有66頁\編于星期四\18點二、等滲、低滲和高滲溶液(“三滲”)高滲cos>320mmol·L-1等滲cos=280~~320mmol·L-1低滲cos<280mmol·L-1等滲、低滲和高滲溶液當前第44頁\共有66頁\編于星期四\18點1.4膠體溶液由一種或幾種物質(zhì)以1~100nm的粒子分散于另一種物質(zhì)所構(gòu)成的分散系統(tǒng)稱為膠體分散系.分類：1.溶膠(sol)：分散相為膠粒的分散系膠粒：由大量分子、原子、離子構(gòu)成的聚集體2.大分子溶液：由大分子分散于分散劑中形成的分散系當前第45頁\共有66頁\編于星期四\18點1.4.1溶膠的制備1.4.1溶膠的制備一、分散法研磨法、電弧法、膠溶法二、凝聚法化學凝聚法：通過化學反應使難溶物質(zhì)在一定的條件下生成膠體。3H2S+2H3AsO3=As2S3+6H2OFeCl3+3H2O(沸水）=Fe(OH)3+3HClAgNO3+KCl=AgCl+KNO3當前第46頁\共有66頁\編于星期四\18點1.4.2溶膠的性質(zhì)

1.4.2溶膠的性質(zhì)一、光學性質(zhì)——丁鐸爾現(xiàn)象（丁達爾現(xiàn)象，Tyndall)產(chǎn)生原因：分散相粒子的直徑(1~100nm)略小于入射光波長(400~760nm)，形成散射,產(chǎn)生乳光。當前第47頁\共有66頁\編于星期四\18點粗分散相：分散相粒子直徑大于光波波長，發(fā)生發(fā)射。溶液：溶質(zhì)的直徑遠小于光波波長，發(fā)生透射。膠體：發(fā)生散射，形成乳光。高分子溶液：發(fā)生散射，但由于均相體系，散射光微弱。

Tyndall現(xiàn)象是用來判別溶膠與分子溶液的最簡便的方法。本課件版權所有人：蘇州大學曹洋當前第48頁\共有66頁\編于星期四\18點二、動力學性質(zhì)1.Brown運動

當前第49頁\共有66頁\編于星期四\18點

1827年植物學家布朗（Brown)用顯微鏡觀察到懸浮在液面上的花粉粉末不斷地作不規(guī)則的運動。后來又發(fā)現(xiàn)許多其它物質(zhì)如煤、化石、金屬等的粉末也都有類似的現(xiàn)象。人們稱這種微小的顆粒在介質(zhì)中不停的做無規(guī)則的運動的現(xiàn)象為布朗運動。當前第50頁\共有66頁\編于星期四\18點布朗運動示意圖當前第51頁\共有66頁\編于星期四\18點液體分子對膠體粒子的碰撞COPYRIGHTCY&SOOCHOWUNIVERSTIYALLRIGHTSRESERVED當前第52頁\共有66頁\編于星期四\18點2.擴散現(xiàn)象在生物體內(nèi)，擴散是物質(zhì)的輸送的動力之一。分子、離子透過細胞膜的也是通過擴散進行的。高濃度低濃度擴散當溶膠存在濃度差時，膠粒自發(fā)地由濃度大的區(qū)域向濃度小的區(qū)域遷移，這種過程稱為擴散當前第53頁\共有66頁\編于星期四\18點溶膠是高度分散體系，膠粒一方面受到重力吸引而下降，另一方面由于布朗運動促使?jié)舛融呌诰?。當這兩種效應相反的力相等時，粒子的分布達到平衡，粒子的濃度隨高度不同有一定的梯度，如圖所示。這種平衡稱為沉降平衡。3.沉降當前第54頁\共有66頁\編于星期四\18點三、電學性質(zhì)1.電泳電泳發(fā)生的原因是：溶膠的分散相——膠粒帶電1.4.2溶膠的性質(zhì)電泳：帶電膠?；虼蠓肿釉谕饧与妶龅淖饔孟孪驇喾措姾傻碾姌O作定向移動的現(xiàn)象稱為電泳。

當前第55頁\共有66頁\編于星期四\18點1.Fe(OH)3向負極移動:膠粒帶正電2.As2S3向正極移動：膠粒帶負電3.AgNO3+KI=AgI+KNO3當AgNO3過量時，AgI向負極移動：膠粒帶正電當KI過量時，AgI向正極移動：膠粒帶負電當前第56頁\共有66頁\編于星期四\18點2.電滲當膠粒帶負電時，分散介質(zhì)帶正電，毛細管液面上升電滲：在外加電場作用下，帶電的介質(zhì)通過多孔膜作定向移動，這種現(xiàn)象稱為電滲。電滲發(fā)生的原因是：分散介質(zhì)在電場下的運動當前第57頁\共有66頁\編于星期四\18點溶膠帶電的原因1.解離SiO2+H2O=H2SiO3H2SiO3=H++HSiO3-當前第58頁\共有66頁\編于星期四\18點2.吸附作用(主要的原因）Fe(OH)3溶膠FeCl3+H2O=Fe(OH)Cl2+HClFe(OH)Cl2+H2O=Fe(OH)2Cl+HClFe(OH)2Cl=FeO++H2O+Cl-吸附的FeO+使溶膠帶上正電當前第59頁\共有66頁\編于星期四\18點As2S3溶膠As2O3+3H2S=As2S3+3H2OH2S=HS-+H+吸附的HS-使溶膠帶上負電當前第60頁\共有66頁\編于星期四\18點1.4.3膠團的結(jié)構(gòu)

膠核膠粒膠團吸附層擴散層1.4.3膠團的結(jié)構(gòu)

當