分散体系ppt课件

.,1,第一章分散体系,主要内容：,重点内容：,1.溶液2.稀溶液的依数性3.胶体溶液4.乳浊液和高分子溶液,1.稀溶液的依数性2.胶体溶液的性质和结构3.乳浊液和高分子溶液,.,2,溶解过程：溶质分子或离子的离散过程溶剂化过程溶液的形成伴随随能量、体积、颜色的变化。,1.1.1溶液的定义,溶液：凡两种以上的物质混和形成的均匀稳定的分散体系，叫做溶液。气体溶液、固体溶液、液体溶液,分散系分为：粗分散系、胶体分散系、小分子或小离子分散系，溶液即最后一种。,1.1溶液,.,3,1.1.2溶液浓度的表示方法1、质量摩尔浓度(mol/kg),2、物质的量浓度(moldm-3),3、质量分数,4、摩尔分数,5、体积分数,.,4,1.2稀溶液的通性,稀溶液的通性：难挥发的非电解质的稀溶液的性质与浓度(或者是与溶液中的“粒子数”的多少）有关而与溶质的性质无关.Ostwald称其为“依数性”。,这些性质包括：蒸气压下降、沸点升高、凝固点下降及渗透压等,物质Tb/Tf/20/(gcm-3)纯水100.000.000.9982糖水0.5molkg-1100.27-0.931.0687尿素溶液0.5molkg-1100.24-0.941.0012,例如：溶液的几种性质与水的比较,.,5,1.2.1蒸气压下降,蒸气压：纯液体和它的蒸气处于平衡状态时，蒸气具有的压力叫做该温度下液体的饱和蒸气压。例如:20时，水的饱和蒸气压为2339Pa100时，饱和蒸气压为101.325kPa。,.,6,往溶剂(如水)中加入一种难挥发的溶质，使它溶解而生成溶液时，溶剂的蒸气压力便下降。同一温度下，纯溶剂蒸气压力与溶液蒸气压力之差叫做溶液蒸气压下降。,.,7,拉乌尔定律(1887年，法国物理学家)：在一定温度下，难挥发非电解质稀溶液的蒸气压等于纯溶剂的蒸气压乘以溶剂的摩尔分数,p：溶液的蒸气压；：纯溶剂的蒸气压；XA：溶剂的摩尔分数,设溶质的摩尔分数为XB，,则：,p:纯溶剂蒸气压与稀溶液蒸气压之差,.,8,1.2.2沸点上升,沸点：液体的沸点是指其蒸气压等于外界大气压力时的温度。,沸点上升原因：溶液的蒸气压总是低于纯溶剂的气压。,设Tb*为纯溶剂的沸点，Tb为溶液的沸点，Tb为沸点上升值，则,Kb：溶剂沸点上升常数，决定于溶剂的本性。与溶剂的摩尔质量、沸点、汽化热有关。Kb：溶液的浓度m=1molkg-1时的溶液沸点升高值。bB：质量摩尔浓度(mol/kg),.,9,1.2.3凝固点下降,凝固点：在标准状况下，纯液体蒸气压和它的固相蒸气压相等时的温度。,凝固点下降原因：溶液蒸气压总是低于纯溶剂的蒸气压。,设Tf*为纯溶剂的沸点，Tf为溶液的沸点，Tf为凝固点下降值，则,Kf：溶剂凝固点下降常数，决定于溶剂的本性。与溶剂的摩尔质量、沸点、汽化热有关。Kf：溶液的浓度m=1molkg-1时的溶液凝固点下降值。bB：质量摩尔浓度(mol/kg),.,10,同理，蒸气压下降的结果导致溶液凝固点下降,水溶液的沸点上升和凝固点下降示意图,.,11,1.2.4溶液的渗透压,1.渗透现象与渗透压只允许溶剂的分子通过，不能允许溶质分子通过的膜叫做半透膜。用半透膜将浓度不等的溶液隔开,浓度较低一边的溶剂分子透过半透膜进入浓度高的溶液一边，使其液面升高的现象叫做渗透现象。,.,12,渗透是溶剂通过半透膜进入溶液的单方向扩散过程。要使溶液的液面不上升，必须在溶液面上施加一定压力。当施加的压力达到某一值时，能实现膜的内外液面高度相等，此时溶液液面上所增加的压力就等于溶液的渗透压力。,.,13,因此，渗透压可理解为：为阻止溶剂分子透过半透膜进入溶液而维持两边液面等高必须在溶液一边需要施加的额外压力。,研究表明：难挥发的非电解质稀溶液的渗透压与溶液的浓度(moldm-3)及绝对温度成正比。,.,14,以表示渗透压(Pa），c表示浓度(mol.m-3)，T表示热力学温度(K)，n表示溶质的物质的量(mol)，V表示溶液的体积（m3)，则,.,15,2.渗透压在生物学中的意义：生物的细胞膜具有半透膜的性质，渗透压是引起水在生物体中运动的基本推动力。一般植物细胞汁的渗透压约可达2000kPa，水分可以从植物的根部被送到数十米高的顶端,3.反渗透,定义：如果外加在液面上的压力超过渗透压，则会使溶液中的水向纯水的方向流动，使水的体积增加。,应用：用于海水淡化，工业废水、污水的处理，溶液浓缩等。,.,16,蒸气压下降，沸点上升，凝固点下降，渗透压都是难挥发的非电解质稀溶液的通性；它们只与溶剂的本性和溶液的浓度有关，而与溶质的本性无关。,结论：,.,17,1.2.5依数性的应用,1.测定分子的摩尔质量例：把0.322g萘溶于80g苯中所得的溶液的凝固点为278.34K，求萘的摩尔质量。,解：苯的凝固点：278.50K，Kf=5.10Kmol-1kgM=128.3mol.g-1,.,18,2.制作防冻剂和致冷剂,例：为防止汽车水箱在寒冬季节冻裂，需使水的冰点降低到253K，即Tf=20.0K，则在每1000g水中应加入甘油多少克？甘油分子式：C3H8O3，M（C3H8O3）=92gmol-1,解：,.,19,1.2.6电解质溶液的通性,电解质溶液，或浓度较大的溶液也具有溶液蒸气压下降、沸点上升、凝固点下降和渗透压等性质。,如海水不易结冰，其凝固点低于273.15K，而沸点则可高于373.15K。,工业上或实验室中常用某些易潮解物质，如氯化钙、五氧化二磷等作为干燥剂，就是因为这些物质能使其表面所形成的溶液的蒸气压力显著下降，即这些物质能不断地吸收水蒸气。,但是，稀溶液定律所表达的依数性与溶液浓度的定量关系不适用于浓溶液和电解质溶液。,.,20,1.3胶体溶液,1.3.1、分散体系一种物质以极小的颗粒（分散质）分散在另一种物质（分散介质）中所组成的体系。,分子分体散系1nm,胶态分体散系1nm-1m,粗分体散系1m-100m,分散系,.,21,.,22,1.3.2溶胶,胶体分散体系在生物界和非生物界都普遍存在，在实际生产和生活中占有重要地位。如在石油、冶金、造纸、橡胶、塑料、纤维、肥皂等工业部门，以及其他学科如生物学、土壤学、医学、气象、气象学中都广泛地接触到与胶体分散系有关的问题。,固体分散在液体中的一种胶态体系。,.,23,1.溶胶的光学性质丁达尔效应,现象：将一束光线照射到透明的溶胶上，在与光线垂直方向上能观察到一条发亮的光柱。,原因：光通过溶胶时产生明显的散射作用。溶胶粒子的直径为1-100nm，小于可见光波长400-700nm，当可见光通过溶胶时散射现象十分明显。,.,24,2.溶胶的动力学学性质布朗运动,现象：在超显微镜下可以看到溶胶中的发光点并非是静止不动，而是在做无休止、无规则的运动。,原因：分散质粒子不断受到分散剂粒子从各个方向的碰撞。由于粒子热运动的方向和大小无法预测，导致溶胶粒子的运动是无规则的。,由于溶胶粒子的布朗运动，导致它有扩散作用，可以自发地从粒子浓度较大的区域向较小区域扩散，只是扩散较慢而已。,.,25,3.溶胶的电学性质,（1）电泳现象：在电场作用下，溶胶体系的溶胶粒子在分散剂中能发生定向迁移的现象。,（2）电渗现象：在电场作用下，固相不动，分散剂定向移动的现象。,溶胶的电泳和电渗现象统称电动现象。,.,26,1.3.3溶胶离子的带电的原因,1.吸附作用,溶胶中的固体离子选择吸附与其组成相似的离子，导致溶胶离子带电。,2.电离作用,溶胶表面层的分子电离，导致溶胶离子带电。,.,27,1.AgI溶胶的结构示意图,如果在稍过量的稀KI溶液中，慢慢地加入不过量的AgNO3溶液，制得AgI胶体的胶团结构为：,1.3.4胶团结构,(溶胶具有扩散双电层结构),.,28,.,29,如果反过来，在稍过量的AgNO3溶液中，慢慢加入不过量的KI溶液，制得AgI胶体的胶团结构为：,在吸附层和扩散层形成的双电层间存在着电势差，称为电势，因该电势与电动现象有关，又叫电动电势。它是决定溶胶稳定性大小的主要因素。,2.氢氧化铁溶胶的结构示意图,.,30,3.As2S3胶粒结构示意图（带正电荷的溶胶）：,.,31,1.3.8溶胶的稳定性和聚沉,1.溶胶的稳定性,动力学稳定性：分散质粒子在重力作用下，不会从分散剂中分离出来。,聚结稳定性：溶胶在放置过程中，不会发生分散质粒子的相互聚结而产生沉淀。,溶胶虽属热力学不稳定体系，但由于双电层结构的存在使胶粒带电，一方面同种电荷之间相互排斥，另一方面胶粒的溶剂化膜的保护作用，阻止了胶粒间的直接接触，保护了溶胶的稳定性。双电层越厚，胶团越稳定。,.,32,少量电解质的存在对溶胶起稳定作用；过量电解质的存在对溶胶起破坏作用(聚沉)。电解质中与胶粒带相反电荷的离子进入吸附层，会减少胶粒的带电量（即降低电位），使扩散层变薄。使一定量溶胶在一定时间内完全聚沉所需最小电解质的物质的量浓度，称为电解质对溶胶的聚沉值。反离子对溶胶的聚沉起主要作用，聚沉值与反离子价数有关：聚沉值与反离子价数的6次方成反比。这叫舒尔采-哈迪规则。,（1）电解质对溶胶的聚沉的影响,2.溶胶的聚沉,.,33,（2）相互聚沉现象,将两种带有相反电荷的溶胶按适当比例相互混合，溶胶会发生相互聚结而产生沉淀。,溶胶的互聚原则：等电量原则。,（3）适当加热,适当加热也会减弱离子的吸附作用和水化程度，促使溶胶凝聚。,.,34,1.4高分子和乳浊液,（1）高分子化合物，一般是指其摩尔质量MB1104kgmol的分子，有天然的(如蛋白质、淀粉、核酸、纤维素等)和合成的(如高聚物分子)。,1.4.1高分子溶液,1.高分子溶液的特性,.,35,（2）高分子溶液属于胶体分散系，表现出某些溶胶的性质：不能透过半透膜、扩散速率慢等。,（3）高分子溶液是一种热力学稳定体系，在适当溶剂中可形成溶液，具有一定溶解度。,（4）高分子化合物具有很大的粘度。,.,36,2.高分子溶液的盐析和保护作用,（1）高分子溶液的盐析,定义：通过加入大量电解质使高分子化合物聚沉的作用称为盐析。,作用：可分离高分子化合物和其他物质。,.,37,（2）高分子溶液的保护作用,定义：在溶胶中加入适量的高分子化合物，能提高溶胶对电解质的稳定性，即高分子化合物对溶胶的保护作用。,.,38,1.4.2乳浊液,1.定义：分散质和分散剂均为液体的粗分散系。,例如：血液、淋巴液等。,2.乳浊液的类型油/水型：“油”（通常指有机物）分散在水中。如牛奶、豆浆、农药