《溶液與膠體》ppt課件

1、第一章 溶液與膠體,,1.1 溶液,,1.1.1 溶液定義1.1.2 溶液濃度的表示1.1.3 稀溶液的依數(shù)性,1.1.1溶液定義,廣義地說，兩種或兩種以上的物質(zhì)均勻混合而且彼此呈現(xiàn)分子（或離子）狀態(tài)分布者均稱為溶液（分子分散系）。,,,典型的氯化鈉水溶液,1.1.2 溶液濃度的表示1、物質(zhì)的量濃度 定義：一升溶液中所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量稱為物質(zhì)的量濃度，用符號c表示，單位是mol/L,c(B)

2、= nB／V,2、 質(zhì)量摩爾濃度（新概念） 定義：1 kg 溶劑中所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量表示為質(zhì)量摩爾濃度，符號b(B) ，單位為：mol/kg,【例】：250克溶液中含有40克NaCl，計算此溶液的質(zhì)量摩爾濃度。,解： 水的質(zhì)量＝250-40 = 210（克） b(NaCl) = [40/(58.5×210)] ×1000 = 3.26 m

3、ol/kg,b(B) = nB／mA=mB/(MB ·mA),3、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù) （簡稱摩爾分?jǐn)?shù)） 定義：某組分的物質(zhì)的量與溶液的總物質(zhì)的量之比稱為物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，符號Ｘ，量綱為1。,nB XB = ——— nB + nA,nB：溶質(zhì)的物質(zhì)的量nA：溶劑的物質(zhì)的量,【例】：將10克NaOH溶于90克水中，求此溶液的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)濃度。,解： nNaOH =10/40 = 0.25 (mol)

4、 nH2O = 90/18 = 5(mol) XNaOH = 0.25 /(0.25+5) = 0.048,1.1.5 百分濃度及ppm濃度 ppm濃度也叫百萬分濃度 例如:某溶液百分濃度為0.0001% 其ppm濃度為1ppm,,1.1.3 稀溶液的依數(shù)性,①與溶質(zhì)本性有關(guān)，如酸堿性、導(dǎo)電性、顏色等。②與溶質(zhì)本性無關(guān)，只與

5、溶質(zhì)的數(shù)量有關(guān)（蒸氣壓大小等）,依數(shù)性：只與溶質(zhì)粒子的數(shù)目有關(guān)而與溶質(zhì)本性無關(guān)的性質(zhì)稱為溶液的依數(shù)性，又叫溶液的通性。 依數(shù)性是指（與純?nèi)軇┍容^） 溶液的蒸氣壓下降 溶液的沸點上升 溶液的凝固點下降 溶液具有滲透壓 粒子：溶液中實際存在的分子、離子等。,溶液的性質(zhì),初始： v蒸發(fā) > v凝聚平衡： v蒸發(fā) = v凝聚,飽和蒸氣壓： 在一定的溫度下，當(dāng)蒸發(fā)的速度等于

6、凝聚的速度，液態(tài)水與它的蒸氣處于動態(tài)平衡，這時的蒸氣壓稱為水在此溫度下的飽和蒸氣壓，簡稱蒸氣壓。用符號 p* 表示,沸水: (100℃，101kPa) H2O: (25℃，3.17kPa)冰 : (0℃，0.6105kPa)冰: (-4℃， 0.4373 kPa),飽和蒸氣壓,,在純?nèi)軇┲屑尤腚y揮發(fā)的物質(zhì)以后，蒸發(fā)與凝聚達(dá)平衡時，p溶液總是小于同溫度下的p純?nèi)軇?，即溶液的蒸氣壓下降。,1.1

7、.3.1 溶液的蒸氣壓下降,溶液蒸汽壓下降的原因： △p=p純－p液,拉烏爾定律：在一定的溫度下，難揮發(fā)的非電解質(zhì)稀溶液的蒸氣壓，等于純?nèi)軇┑恼魵鈮撼嗽撊軇┰谌芤褐械哪柗謹(jǐn)?shù)。,p ：溶液的蒸氣壓 p*：純?nèi)軇┑恼魵鈮簄A ：溶劑的物質(zhì)的量 nB ：溶質(zhì)的物質(zhì)的量,nA p = p*——— nA + nB,拉烏爾定律,上式可寫成： p = p*XA

8、 ∵ XA + XB = 1 ∴ XA = 1 – XB p = p*－ p*XB,nB移項得：△p = p*－p = p * XB = p *——— nA + nB,近似處理∵是稀溶液， nA >>

9、; nB,∴ nA + nB ≈ nA,nB △p≈ p *—— nA,∵nA＝mA/MA,nB nB ∴ △p≈ p *——＝ p * — ·MA ＝K·b(B )

10、 nA mA,nB △p＝ p * ·MA ——＝K·b(B ) mA,式中，MA ： kg/mol mA： kg,K =p* ·MA,拉烏爾定律的第二種表述： △p = K蒸 b(B),nA p =

11、 p*——— nA + nB,拉烏爾定律的第一種表述：,1.1.3.2 溶液的沸點上升 沸點:溶液的蒸氣壓（p溶液）與外壓（p外壓）相等時的溫度稱為該溶液的沸點。 純水：p外 = 101.3kPa，t純水 = 100℃.,實驗證明：難揮發(fā)物質(zhì)溶液的沸點總是高于純?nèi)軇┑姆悬c。,原因：溶液的蒸氣壓下降。見下圖,根本原因：蒸汽壓下降 p溶液<p純?nèi)軇?,溶液的沸點上升示意圖,溶劑,溶

12、液,,,,B,,圖,Tb- Tb* = △Tb = Kb·b(B)Kb 為沸點上升常數(shù)，與溶劑的本性有關(guān)，而與溶質(zhì)的本性無關(guān)。 （見p9 表1-3常用溶劑的Kb 和Kf ）,根據(jù)拉烏爾定律，△p與b(B)成正比，而△Tb 與 △p成正比，∴ △Tb亦應(yīng)與 b(B)成正比，△p越大，△Tb也越大。,幾種溶劑的Kb和Kf值（K·kg·mol-1）（教材P9）,【例】：將12.0g尿素[CO(NH2)2]

13、和34.2g蔗糖C12H22O11)分別溶于2000g水中,計算此兩種溶液的沸點 。 (Kb=0.52K·kg·mol-1）,解：M尿素 = 60 g·mol-1 b(B) = [12.0/(60×2000)] ×1000 = 0.1mol·kg-1 △Tb = Kb·b(B)△Tb尿 = 0.52 ×0.1 = 0.052 (

14、K) Tb尿 = 373.15 + 0.052 ≈ 373.2 (K),同理，蔗糖的M = 342 g·mol-1 b(蔗糖) = [34.2/(342×2000) ]×1000 = 0.05mol·kg-1 △Tb蔗 = 0.52 × 0.05 = 0.026(K) Tb蔗 = 373.15 + 0.026 ≈ 373.18 (K),【例】：若將

15、12.0g尿素[CO(NH2)2]和34.2g蔗（C12H22O11)都加于2000g水中,計算此溶液的沸點 。(Kb=0.52K·kg·mol-1） △Tb=0.52 × (0.1+0.05)=△Tb尿+△Tb蔗=0.078K,結(jié)論：依數(shù)性存在加和性,凝固點：在一定的外壓下，溶液與純?nèi)軇┕腆w具有相同的蒸氣壓時的溫度，稱為該溶液的凝固點。（固液兩相平衡時的溫度）,△Tf = Kf b(B) =

16、 Tf* - Tf,1.1.3.3 溶液的凝固點下降,溶液的凝固點Tf總是低于純?nèi)軇┑哪厅cTf* 。,同理，根據(jù)拉烏爾定律，可得,原因：溶液的蒸氣壓下降。見下表和圖,B'溶液,,,,,,,,,,,,,,,純水A',A,B,C,△Tf,△p,pº (kPa) p 0.6105,Tf Tf*(273K) 373K T,溶劑的凝固點下降示意圖,,,,,圖,【例】：為

17、了防止汽車水箱中的水在266 K時凝固，以無水乙醇（ρ=0.803g/ml）做防凍劑，問每升水須加若干 ml乙醇？（假設(shè)溶液服從拉烏爾定律）,解：已知水的凝固點為273K，Kf =1.86∴△Tf=273-266=7(K) ∴△Tf=Kf× b(B) b(B) =△Tf/Kf=7/1.86=3.76(mol/kg)即每升水加3.76mol乙醇，已知M乙醇 = 46，ρ=0.803?！鄳?yīng)加入乙醇體積為

18、 V=3.76×46/0.803=215.6(ml),另一實際應(yīng)用：冬天施工，冰面撒鹽解凍,1.1.3.4 溶液的滲透壓,半透膜的作用：只許溶劑分子通過，溶質(zhì)分子不能通過。初始：溶劑分子擴(kuò)散速度 V純水 > V糖水,擴(kuò)散方向：純水 糖水,,,?,滲透：溶劑分子通過半透膜自動單向擴(kuò)散的過程稱為滲透。當(dāng)v純水 = v糖水（速率相等）滲透停止。糖水溶液增高的這部分水的靜壓力就是糖

19、水溶液的滲透壓。,滲透壓：在一定的溫度下，恰能阻止?jié)B透發(fā)生所需施加的外壓力，稱為該溶液的滲透壓。用符號π表示。,滲透現(xiàn)象在動植物的生命過程中有著重要的作用，例： 1、醫(yī)學(xué)上輸液必需輸?shù)葷B溶液。（生理鹽水0.9% 、葡萄糖水5% ） 2、動物體內(nèi)水份的輸送。 3、植物從土壤中吸收水份和營養(yǎng)。4、求算溶質(zhì)的分子量。,滲透作用產(chǎn)生的條件：①半透膜存在；②膜兩側(cè)溶液的濃度不相等。,實驗證明：同一溫度下，溶液的滲透壓與濃度

20、成正比,計算公式： πV = n(B)RT π = c(B)RT ≈ b(B)RT 溶液很稀時， c(B) ≈ b(B) ） c(B) 物質(zhì)的量濃度 R：氣體常數(shù) 8.314 kPa ·L ·mol-1.K-1 T：熱力學(xué)溫度（絕對溫度）,π:千帕，因濃度單位為mol.L-1,【例】人體血的滲透壓為709.275kPa, 人體溫度為37℃。試計算給人體輸

21、液時所用葡萄糖溶液的AW（百分濃度）是多少？(設(shè)葡萄糖溶液密度是1.01g.ml-1；葡萄糖的分子摩爾質(zhì)量M為180g.mol-1)。,解：∵ π = c(葡) RT ∴ c = π/RT c(葡) = 709.275/8.314×(273.15+37) = 0.28 mol.L-1 AW= c(葡) ·M/1000·ρ =(0.28×180/1000×

22、1.01)×100% = 5.0%,關(guān)鍵要制備一種耐高壓、不易堵塞、不讓電解質(zhì)通過的半透膜。,水溶液的冰點降低的實驗值表Kf=1.86,強(qiáng)電解質(zhì)溶液也有依數(shù)性，但不遵守拉烏爾定律故不可用稀溶液依數(shù)性的公式進(jìn)行計算,不同物質(zhì)溶液依數(shù)性的比較,① 0.1mol.L-1 NaCl 溶液 ② 0.1mol.L-1 蔗糖

23、 溶液 ③ 0.1mol.L-1 甘油 溶液 ④ 0.1mol.L-1 Na2SO4 溶液 ⑤ 0.1mol.L-1 HAc 溶液,請將這五種溶液按沸點由高到低順序排列：,答案：,④ > ① > ⑤ > ③ = ②,思考,本節(jié)小結(jié)： 1、濃度

24、：物質(zhì)的量濃度、質(zhì)量摩爾濃度、摩爾分?jǐn)?shù)、百分濃度、ppm濃度,2、難揮發(fā)、非電解質(zhì)、稀溶液通性的計算公式：,△p = K蒸 b(B)△Tb = Kb· b(B)△Tf = Kf· b(B)π = cRT ≈ b(B) RT,使用條件：1、難揮發(fā)物質(zhì)2、非電解質(zhì)3、稀溶液（小于1mol.L-1）,,{ K蒸=P* · M(A) },1.2 膠體溶液,基本概念,1.相——體系中具有相同化學(xué)性

25、質(zhì)和物理性質(zhì)的均勻部分。以分子和離子狀態(tài)分散,2．相的特點 (1)任何部分的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)相同。 (2)一個相并不一定是一種物質(zhì)，如食鹽溶液(NaCl和H2O)。,(3)單相體系 如飽和食鹽水、糖水等。特點 溶質(zhì)與溶劑已成一體，組分間沒有界面(4)多相體系 如不溶于水的鹽溶液；水與油組成的體系及 憎液溶膠等。特點 各組分的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)不同，并具有明顯的界面。,分散系按分散質(zhì)粒子的大?。ㄖ睆剑┓?

26、 100 nm 粗分散系（懸濁液、乳狀液）,1.3.1 膠體分散系按聚集狀態(tài)分：氣－氣（空氣） 氣－液（汽水） 氣－固（浮石）液－氣（云、霧） 液－液（牛奶） 液－固（肉凍）固－氣（煙、塵） 固－液（溶膠） 固－固（合金）,分散系的分類,溶膠是一種高度分散的、熱力學(xué)不穩(wěn)

27、定的多相體系. 分散質(zhì)為固相 (1~100nm) 分散劑為液相,1.3.2 溶膠的性質(zhì),1、光學(xué)性質(zhì)（丁達(dá)爾效應(yīng) ） 2、動力學(xué)性質(zhì)（布朗運(yùn)動） 3、溶膠的電學(xué)性質(zhì)（電泳）,1.3.2 溶膠的性質(zhì) 1、光學(xué)性質(zhì)（丁達(dá)爾效應(yīng) ）,光學(xué)原理：強(qiáng)光照到分散質(zhì)粒子上，若粒子直徑大于入射光 波長，則發(fā) 生反射或折射。若粒子直徑與入 射光波長相

28、近，則發(fā)生散射。 散射光稱為乳光。,2、動力學(xué)性質(zhì)（布朗運(yùn)動）,溶膠中分散質(zhì)粒子直徑： 1 ～ 100 nm可見光波長： 400 ～ 700 nm,在真溶液中，溶質(zhì)顆粒太?。?lt;10-9 m）,光的散射極弱，看不到丁達(dá)爾效應(yīng)。陽光從狹縫射進(jìn)室內(nèi)形成光柱也是丁達(dá)爾效應(yīng)。,布朗運(yùn)動產(chǎn)生的原因： 分散質(zhì)粒子本身處于不斷的熱運(yùn)動中。 分散劑分子對分散質(zhì)粒子

29、的不斷撞擊。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,液體分子對溶膠粒子的撞擊,,,,,,,,,,粗分散系,,,,3、溶膠的電學(xué)性質(zhì),（Ⅰ）電動現(xiàn)象： 在外電場的作用下，分散相和分散介質(zhì)發(fā)生相對位移的現(xiàn)象稱為膠體的電動現(xiàn)象。,電動現(xiàn)象分為電泳和電滲。,A：電泳,膠粒因布朗運(yùn)動而具有一定的擴(kuò)散作用。,電泳管中: Fe(OH)3溶膠向負(fù)極移動，說明 Fe(OH)3溶膠中分散質(zhì)粒子帶正電荷。As2S3向正極

30、移動， As2S3溶膠中分散質(zhì)帶負(fù)電荷。,電泳： 在電場中，分散質(zhì)粒子作定向移動，稱為電泳。,膠粒帶正電荷稱為正溶膠,一般金屬氫氧化物的溶膠即為正溶膠。膠粒帶負(fù)電荷稱為負(fù)溶膠,如：土壤、硫化物、硅酸、金、銀、硫等溶膠。,（Ⅱ）、膠體粒子帶電的主要原因：,（1）電離作用,H2SiO3 SiO2·H2O H++HSiO3-,（2）吸附作用,固體吸附劑優(yōu)先選擇吸附與它組成相關(guān)的離子。

31、“相似相吸原理”,1.3.3 膠團(tuán)結(jié)構(gòu),以AgI為例： AgNO3 + KI = AgI +KNO3 （過量）,膠團(tuán)結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)圖,吸附層,擴(kuò)散層,AgI膠粒帶負(fù)電荷 ，膠團(tuán)結(jié)構(gòu)如下： [(AgI )m ? n I- ? (n - x ) K+] x- ? x K+膠團(tuán)不帶電,制備AgCl溶膠： AgNO3 + KCl = AgC

32、l +KNO3,當(dāng)KI過量時： AgNO3 + KI = AgI +KNO3 （過量）,,As2S3溶膠（2 H3AsO3+3H 2S （過量）= As2S3 + 6H2O ）[（ As2S3 ）m? n HS- ? (n -x) H+]x- ? x H+,膠粒帶電，膠團(tuán)不帶電 （電中性）,,作業(yè)15,1.3.4 溶膠的穩(wěn)定性 (1)動力

33、學(xué)穩(wěn)定性：布朗運(yùn)動使膠粒不沉降。 (2)溶劑化作用：使膠粒和反離子周圍形成溶劑化膜。 (3)聚集穩(wěn)定性：溶膠能穩(wěn)定存在的最重要的原因是膠粒之間存在靜電排斥力，而阻止膠粒的聚沉，ζ電勢(電動電勢P13)越大，靜電排斥力越大，所以ζ電勢的數(shù)值可以衡量溶膠的穩(wěn)定性， ζ越大，表明溶膠越穩(wěn)定。,1.3.5 溶膠的聚沉 定義：分散質(zhì)粒子合并變大，最后從分散劑中分離出來的過程稱為聚沉或凝結(jié)。溶膠聚沉后外觀呈現(xiàn)渾濁。

34、,1、加入電解質(zhì)；（研究最多應(yīng)用最廣） 2、加入帶相反電荷的膠體； 3、長時間加熱。,促使膠體聚沉的方法有：,1、加入電解質(zhì)聚沉的原因：加入電解質(zhì)后，吸附層的反離子增多， 膠粒所帶電荷大大減少，排斥力減弱，使膠粒合并成大顆粒而聚沉。,注意：膠體的聚沉是不可逆的。,土壤中的膠體被腐殖質(zhì)等大分子物質(zhì)保護(hù)，有利于營養(yǎng)物質(zhì)的遷移。 人患病時，體內(nèi)保護(hù)物質(zhì)（如血清蛋白高分子物質(zhì)）含量減少，導(dǎo)致結(jié)石（碳酸鎂，碳酸鈣等難溶鹽）