第一章物质的聚集状态

1、第一章第一章 物质的聚集状态物质的聚集状态 第一节、气第一节、气 体体 1.1 气体的基本物理特性 1.2 理想气体状态方程及应用 1.3 理想气体分压定律与分体 积定律 1.4 真实气体的状态方程 3 1.1 1.1 气体的基本物理特性气体的基本物理特性 1 1. .2 2 理想气体状态方程及应用理想气体状态方程及应用 l理想气体 l理想气体状态方程式 l理想气体状态方程式的应用 理想气体？ 理想气体是一假想的气体，实际上 是不存在的。是人们在研究真实气体性 质时提出的物理模型。人们将符合理想 气体状态方程式的气体，称为理想气体 。理想气体分子之间没有相互吸引和排 斥，分子本身的体积相对于气

2、体所占有 体积完全可以忽略。 两个忽略： 分子间的作用力 分子本身的体积 两个条件： 不是很高（与大气压相比） 不是很低（与273.15K相比） 理想气体状态方程式 pV=nRT R- 摩尔气体常量 在STP下，p=101.325kPa, T=273.15K n=1.0mol时, Vm=22.414L=22.41410-3m3 *R=8.314 kPaLK-1mol-1 1atm=101.325KPa=760mmHg R的单位及数值 国际单位制 *R=8.314Pa .m3.mol-1.K-1 通用单位制 理想气体状态方程式的应用 1. 计算p，V，T，n四个物理量之一。 应用范围：理想气体和

3、温度不太低 ，压力不太高的真实气体。 2. 气体摩尔质量的计算 M = Mr gmol-1 pV mRT M RT M m pV nRTpV M m n 11 例：304ml的某气体在25和压力为 9.93104Pa时重0.780克。 求：该气体的分子量。 解： 答：该气体分子量为64。 3. 气体密度的计算 = RT pM pV mRT M = m / V p RT M 1.2 1.2 理想气体的分压定律和分体理想气体的分压定律和分体 积定律积定律 1.2.1 分压定律及应用 1.2.2 分体积定律 组分气体： 理想气体混合物中每一种气体叫做 组分气体。 1.2.1 分压定律 分压(Pi)：

4、 组分气体i在相同温度下占有 与混合气体相同体积时所产生的压力 ，叫做组分气体i的分压。 分压定律： 混合气体的总压等于混合气体中各组分 气体分压之和。 p = p1 + p2 + 或 p = pi V nRT p , 2 2 1 1 V RTn p V RTn p n =n1+ n2+ x i i的摩尔分数 V nRT p 得 V V X i i 分压定律： p 总= p1 + p2 + +pi i iii x n n V V P P 总总总 18 例题2：某容器中含有NH3、O2 、N2等气体的混合 物。取样分析后，其中n（NH3）=0.320mol，n（ O2）=0.180mol，n（N

5、2）=0.700mol。混合气体的 总压p=133.0kPa。 试计算各组分气体的分压。 解：n= n（NH3）+n（O2）+n（N2） =0.320mol+0.180mol+0.700mol =1.200mol 35.5kPakPa0 .133 200. 1 320. 0 NH )NH( 3 3 p n n p p(N2)= p- p(NH3) - p(O2) =(133.0-35.5-20.0)kPa =77.5kPa 20.0kPakPa5 .35 320. 0 180. 0 O O 2 2 p n n p 21 注意：分压定律的应用时要求各组分气体 之间不能互相反应，如有互相反应的气体

6、 应该扣除反应了的气体的量。 22 1.2.3 分体积定律 分体积: 混合气体中某一组分B的分体积VB是该组 份单独存在并具有与混合气体相同温度和压力 时所占有的体积。 p RTn V i i V = V1 + V2 + i i VV或 p nRT V P RTn V i i pxp x V V n n P p i i ii i i 25 1.4 真实气体的状态方程真实气体的状态方程 对n mol气体 26 第二节、第二节、 液体液体 2.1液体的基本物理特性 2.3液体的沸点 2.2液体的蒸汽压 l可压缩性比气体小，具有一定体积； l改变压力时对液体体积几乎没有什么影响； l液体分子的相互扩

7、散是一个较慢的过程； l液体具有对抗流动的性质，即具有粘度； l液体具有表明张力。 1.2.1 液体的基本物理特性液体的基本物理特性 三态相互转化 将液体放在抽空的封闭的容器中，液面有一定 的自由空间，液体中能量较大的那部分分子， 就能克服分子间的引力，而进入液面上的空间， 这个过程就是蒸发蒸发。 液体分子与气体分子一样在不停的运动，当运 动速度足够大，分子就可以克服分子间的引力， 逸出液面而气化。这种在液体表明气化的现象 叫蒸发，而在液面上的气态分子叫蒸气。 物态变化 相变 相：固相、液相、气相 1.2.2 1.2.2 液体的蒸汽压液体的蒸汽压 宏观上看，蒸气的密度不再增加，此时 ， 与液体

8、处于动态平衡的气体叫饱和蒸气饱和蒸气， 压力叫饱和蒸气压饱和蒸气压。 饱和蒸气压 与气体体积无关， 与液相的量无关； 与气体的种类有关 与温度有关 30 液体的蒸气压是液体的重要性质之一，它表达 了一定温度下液体挥发度的大小，是液体分子 间作用力大小的反映。一般来说，分子量越大 或分子的极性越大，分子间作用力越大，分子 越难挥发，蒸气压就越小。 水在不同状态下的蒸汽压 1.2.3 液体的沸点液体的沸点 沸腾和蒸发都是液体的气化，区别在于 蒸发发生在液体的表层，沸腾发生在液体的 内部和表层。 液体的蒸气压随温度的升高而升高，当P蒸=P外 时液体沸腾，T=Tb 沸点 液体的沸点随外压而变化，压力越

9、大，沸点也 越高。但在标准压力下(即101.325）为正常 沸点 例 在高山上压力小，水在很低的温度下沸腾, 而在高压锅内水的沸点可达到120度左右。 33 减压蒸馏：有些物质（例如某些有机 化合物）在常压下蒸馏易于分解或被 空气氧化，就可在减压下进行蒸馏， 以降低其沸点 。 34 第三节、第三节、 固体固体 3.1 晶体的结构特征 3.2 晶格和晶格的分类 35 固体是分子和原子的一种有固定体积和几何形 状的聚集体。 按质点的聚集状态分，固体有晶体和非晶体。 晶体是由原子、离子或分子在空间按一定规律 周期性地重复排列构成地固体。 36 3.1 晶体的结构特征晶体的结构特征 l晶体具有规则地几

10、何外形。非晶体为无定形 体。 l晶体呈现各向异性，许多物理性质，如光学 性质、导电性、热膨胀系数和机械强度等在晶 体地不同方向上测定时，是各不相同地。 l非晶体的各种物理性质不随测定方向而改变。 非晶体是各向同性的。 l晶体具有固定地熔点。非晶体如玻璃受热渐 渐软化成液态，有一段较宽的软化温度范围。 l面角守恒。 37 38 3.2 晶格和晶格的分类 晶格：晶体中的微粒（原子、离子、分子）看成几 何上的点，这些点的总和。 晶胞：晶体中的一个最小结构单元，能表现出晶体 的一切结构特性，在三维空间无限重复能形成宏观 的晶体。 晶格的分类： 7种晶系：立方；四方；正交；六方；三方； 单斜；三斜 简单

11、；体心；面心；底心 39 第四节：气、液、固外的特殊状态第四节：气、液、固外的特殊状态 4.1 液晶态 4.2 等离子体 4.3 超高密度态 40 4.1 4.1 液晶态液晶态 普通的晶体具有一定的熔点，在熔点以下，这 种物质呈固态，熔点以上呈现液态。在固态时， 晶体具有各向异性的物理性质；而在液态时变 为各向同性的液体。 某些有机物晶体在熔化时，并不是从固态直接 变为各向同性的液体，而是经过一系列中介相， 处在中介相状态的物质，同时具有象液体一样 的流动性和连续性，还具有象晶体一样的各向 异性。 液晶：这类象晶体的液体 41 液晶的种类 热致液晶:由温度引起，只能在一定温度范 围内存在，通常是单一组分。 近晶相，向列相，胆缁相 溶致液晶：符合一定要求的化合物与溶剂分 子组成的液晶体系，由两种或两种以上的化 合物组成。 42 4.2 等离子体 等离子体等离子体：处于高度电离状态的气体，其中包 含电子，带正电的离子以及少量中性原子。 （离子所带的正，负电量是相等的） 物质的第四状态物