分散体系PPT学习教案

1、会计学1分散体系分散体系1、了解物质的量及其单位摩尔的概念，掌握物质的量浓度、质量摩尔浓度、物质的量分数、质量分数的计算。本章学习要求3、了解分散系的概念及分类，了解溶胶的性质，掌握胶团结构，了解溶胶的稳定性和聚沉及其影响因素。2、了解稀溶液依数性产生的原理，掌握利用稀溶液的依数性测定溶质的摩尔质量，能定性判断各类电解质溶液对稀溶液依数性的影响。第1页/共79页分散质（相）（dispersion phase)被分散的物质 分散剂 （dispersed medium）起分散作用的物质 分散系的定义分散系分类由一种或几种物质分散在另一种物质中所形成的体系。第2页/共79页细小水滴 + 空气云雾相

2、在体系内部物理性质和化学性 质完全均匀的部分称为相。分散系在自然界中广为存在:金属化合物 + 岩石 矿石二氧化碳 + 水 汽水第3页/共79页1) 按物质的聚集状态分类：分散质分散质分散剂分散剂实实 例例气气气气 空气、空气、液液气气 云云 、雾、雾固固气气 烟烟 、尘、尘气气液液 汽水、泡沫汽水、泡沫液液液液 牛奶、豆浆、牛奶、豆浆、固固液液 泥浆、溶液、泥浆、溶液、气气固固 泡沫塑料、馒头泡沫塑料、馒头液液固固 珍珠、肉冻、珍珠、肉冻、固固固固 合金、有色玻璃合金、有色玻璃分散系的分类第4页/共79页2) 按分散质粒子直径大小分类：分分 散散 系系直径直径/nm/nm实实 例例特征特征相系

3、相系溶溶 液液1 1蔗蔗 糖糖 水水食食 盐盐 水水 最稳定最稳定, ,不沉降、不沉降、能透过滤纸能透过滤纸单单胶胶 体体1-1001-100血血 液液AgI AgI 溶溶 胶胶微浑浊微浑浊 半透明半透明 或不浑浊透明或不浑浊透明, , 有有TyndalTyndal尔现象尔现象多多粗粗100100牛牛 奶奶泥泥 浆浆不透明、不稳定不透明、不稳定不透过滤纸不透过滤纸 多多第5页/共79页1.1 溶 液 溶液 (Solutions) 1.1.1物质的量及其单位：1) 物质的量n：表示物质基本单元数目多少的物理量。2) 单位： mol分散质以小分子、离子或原子为质点均匀地分散在分散剂中所形成的分散系

4、。第6页/共79页V/)B(n)B(c 一升溶液中所含溶质B的物质的量 4) 摩尔质量：MB = mB /nB1.1.2 物质的量浓度 c(B) 定义: 公式: 单位: mol dm-3 (molL-1)3) 基本单元：系统中组成物质的基本组分,可是分子、原子、离子、电子及其它粒子的特定组合。溶液浓度的表示方法第7页/共79页 一千克溶剂中所含溶质B的物质的量 )(1)()(kgBnBb 1.1.3 质量摩尔浓度 b(B) 定义: 公式: 单位:molkg-1 与温度无关。在极稀的水溶液中.优点:c(B) b(B)第8页/共79页 例1. 500克水中溶解17.1克蔗糖, 求蔗糖溶液的质量摩尔

5、浓度。(M蔗糖=342 gmol-1)解:11.050034210001.17)(1)()(kgmolkgBnBb第9页/共79页 某组分的物质的量与全部溶液的 物质的量之比 。BABBBAAAnnnxnnnx 1.1.4 摩尔分数 xi 定义: 公式: 量纲： 1第10页/共79页1.1.5 质量分数%100)()()( 液液mBmB 定义: 公式:用溶质的质量除以溶液的质量表 示浓度称为质量分数，用表示。第11页/共79页 例2. 48%的硫酸溶液的密度为1.38gml-1, 计算此溶液的 （1） 物质的量浓度; （2） 质量摩尔浓度; （3） 摩尔分数； 浓度的相互换算第12页/共79页

6、解: 13)(76. 6981038. 1%48% LmolLVMmlVBcB (1) 176. 638. 1/100100098/48 LmolVnBc第13页/共79页0.8510.1552/1848/9848/98BABxxx（3） 1)()(42. 910005298/481000 kgmolWnBbAB（2）第14页/共79页 1.2 稀溶液的依数性 (colligative properties)2) 沸点升高 Boiling point elevation 1) 蒸气压下降 Decrease of vapor pressure 3) 凝固点下降 Freezing point lo

7、wering 4) 渗透压 Osmotic pressure依数性：只与溶质所含粒子的数目有关，而与溶质的本性无关。（稀溶液的通性）第15页/共79页1.2.1 溶液的蒸气压下降1) 蒸气压 vapor pressure当蒸发速率与凝结速率相等时，液体上方的蒸气所具有的压力称为液体的饱和蒸气压（简称蒸气压）。纯水的蒸气压示意图第16页/共79页ppp *2) 溶液的蒸气压下降第17页/共79页蒸汽压下降的原因：纯溶剂正常溶液少A.溶液表面溶剂分子数减少；B.形成溶剂化分子；第18页/共79页 拉乌尔定律：在一定的温度下，难挥发的非电解质稀溶液的蒸气压，等于纯溶剂的蒸气压乘该溶剂在溶液中的摩尔分

8、数。 p：溶液的蒸气压 p*：纯溶剂的蒸气压nA:溶剂的物质的量 nB：溶质的物质的量p液 nB nA + nB nA第20页/共79页 nB p p * nA nAmA/MA nB nB p p * p * MA nA mA nB p p * MA Kb(B ) mA式中，MA ： kg/mol mA： kgRaoult 定律又可表述为：在一定温度下，难挥发非电解质稀溶液的蒸气压下降,近似地与溶质B的质量摩尔浓度成正比,而与溶质的本性无关。第21页/共79页 K蒸 =p* MA p = K蒸 b(B) 拉乌尔定律的另一种表述。 K蒸与溶剂、T有关的常数同一温度，溶剂不同，其K蒸不同；同一溶剂

9、，温度不同，其K蒸也不同溶剂溶剂温度温度/ /Kp*/kpaMA(kg/mol) K(kPakg/mol)H2O2982983.173.170.0180.0180.0570.057H2O2932932.332.330.0180.0180.0420.042C6H629929913.313.30.0780.0781.041.04第22页/共79页例3.计算293K时，17.1g蔗糖溶于1000g水中，溶液的蒸汽压下降值。解：293K时，P*(H2O)=2.33kPa4100 . 9)( BxkPaxPPB3*101 . 2 或 kPaBbKP3101 . 2)( M(B)=342g.mol-1 只

10、适用于难挥发非电解质的稀溶液第23页/共79页1.2.2. 溶液的沸点升高 boiling point elevation 1) 沸点 boiling point液体的沸点是该液体的蒸气压等于外界大气压时的温度TbTbpTTb*P外纯水蔗糖第24页/共79页 Kb 为沸点升高常数 Ebullioscopic constant(1).计算溶液的沸点 2) 溶液的沸点升高：3)沸点升高的应用*(B)bbbbTTTK b溶液的沸点与纯溶剂的沸点之差 它只与溶质的质量摩尔浓度成正比,而与溶质的本性无关。第25页/共79页例4. 在100克水中溶解4.56克尿素, 计算此溶液的沸点.0.76mol/kg

11、10060.010004.56(B)b解：bbbTTT *K39.37339. 0373 KTb39. 076. 0512. 0 第26页/共79页 例5. 将0.40g葡萄糖溶于20.0g水中,测得溶液的沸点为100.056 ,计算葡萄糖的摩尔质量.解： 0.40/M 葡萄糖20/1000b 葡萄糖= Tb = 0.056 = Kb b 葡萄糖 M 葡萄糖 = 182.9 gmol-1(2) 测定难挥发非电解质的摩尔质量第27页/共79页TfTfpT *纯水蔗糖冰1.2.3 溶液的凝固点下降 freezing point lowering1) 凝固点： freezing point液体的蒸气

12、压与 固体蒸气压相等， 两相平衡共存时 的温度。第28页/共79页(1) 溶液的凝固点 ： (Tf )Kf为凝固点下降常数.Cryoscopic constantTf =Tf*- Tf = Kfb(B)溶液的蒸气压与固态纯溶剂的蒸气压平衡时的温度。 (2) 溶液的凝固点下降：纯溶剂的凝固点与溶液凝固点之差 它只与溶质的质量摩尔浓度成正比,而与溶质的本性无关。第29页/共79页2) 沸点升高和凝固点下降的原因：溶液的蒸气压下降。3) 凝固点下降的应用：(1) 解释植物耐寒性现象；(2) 计算溶液的凝固点；(3) 测定难挥发非电解质的摩尔质量；第30页/共79页解:1000/20/40.0葡 萄

13、糖葡 萄 糖葡 萄 糖葡 萄 糖Mb 例6. 将0.40g葡萄糖溶于20.0g水中,测得溶液的凝固点为-0.207 ,计算葡萄糖的摩尔质量. K207. 0207. 00 fT20100040. 086. 1207. 0 葡萄糖葡萄糖M1mol179.7g葡萄糖M第31页/共79页1.2.4.溶液的渗透压1)渗透现象 溶剂分子通过半透膜进入溶液的自动扩散的过程。第32页/共79页为了维持渗透平衡向溶液所施加的最小外压。 在溶液上方施加一外压P, 使半透膜两边溶剂分子进出的速率相等时，体系所处的状态。 2)渗透平衡3)渗透压4)产生渗透现象的条件 有半透膜的存在； 膜两边的溶液存在浓度差；第33

14、页/共79页113113molKdm8.314kPamolKm8.314PaR)()(BbBc 稀稀水水溶溶液液中中RTBbRTBc)()( 5) Vant Hoff 定律V = nRT = nRT/V = cRT第34页/共79页6) 高渗、低渗、等渗溶液 第35页/共79页 例7. 含有5gL-1某可溶性多糖的水溶液, 在278 K时渗透压为3.24kPa.求该多糖 的摩尔质量。7)渗透压的应用 解释动植物的生命现象. 计算高分子化合物的摩尔质量. 第36页/共79页1B113B1mol3567g278KmolKm8.314PaL5g3.24kPaMM解:C0.026Lmol101.435

15、67513BffBcKTc故渗透压法测大分子的摩尔质量比凝固下降法更灵敏。第37页/共79页 例8. 293K时葡萄糖(C6H12O6)15g溶于200g 水中求该溶液的蒸汽压、沸点、凝固点和渗透 压.已知293K时水的 p*=2333.14Pa。 解:b葡萄糖= n葡萄糖/0.2 =0.417 molkg-1n葡萄糖= 15/180=0.0833 mol n水 =200/18.02=11.10 molx葡萄糖=0.0833/(0.0833+11.10) 0.0833/11.10=7.410-3第38页/共79页 p = p*x水= p*(1-x葡萄糖) =2333.14(1-7.510-3)

16、=2315.90Pa Tb = Kbb(B)=0.5120.417=0.21K Tb =373+0.21=373.21K Tf = Kfb(B)=1.860.417=0.78K Tf =273-0.78=272.22K = b(B)RT=0.4178.314293 =1015.8kPa第39页/共79页 思 考 题：1 参天的大树，如何从土壤中获得水份？2 施肥过多，植物会烧死？3 淡水鱼游到海水中能活吗？第40页/共79页一.电解质溶液1.强电解质（strong electrolyte）2.弱电解质（week electrolyte ）3.电离度（degree of ionization）%

17、100原有溶质的分子数已电离的溶质分子数1-3 电解质溶液理论简介第41页/共79页1.活度（activity）bbccaor a：活度系数（activity coefficient）二.离子活度和强度第42页/共79页2.离子强度（ionic strength）BBBZCI221德拜休克尔极限公式IZZArlg式中，I离子强度，CB浓度，ZB离子电荷数，r离子平均活度系数，Z+、Z-正离子、负离子电荷数，A=0.509。 离子强度等于溶液中每种离子B的质量摩尔浓度乘以该离子价数（ZB)的平方所得诸项之和的一半第43页/共79页3.电解质稀溶液的依数性P*/ P= tb*/ tb= tf*/

18、tf=*/ =ii：范特霍夫校正系数，1n1i电离度; n完全电离的离子数, 如Na2SO4的n=3。第44页/共79页几种溶液的凝固点（K）盐盐 C/molC/moll l-1-1 T Tf f 计算值计算值* */K/KT Tf f 试验值试验值/K/KT Tf f 实验室实验室/T/Tf f 计算值计算值 KCl0.200.200.3720.3720.6730.6731.811.81KNO30.200.200.3720.3720.6640.6641.781.78MgCl20.100.100.1860.1860.5190.5192.792.79Ca(NO3)20.100.100.1860.

19、1860.4610.4612.482.48第45页/共79页n1.下列水溶液蒸气压最大的是（ ）n a.0.1molL-1KC1 b.0.1molL-1C12H22O11nc.1molL-1H2SO4 d.1molL-1C12H22O112.难挥发非电解质溶液在不断沸腾时，其沸点（ ）na.恒定不变 b.不断降低nc.不断升高 d.无规律变化n3.将一块冰放在0的食盐水中则 （ ）na.冰的质量增加 b.无变化 nc.冰逐渐溶化 d.溶液温度升高 第46页/共79页4.下列四种相同物质的量浓度的稀溶液的渗透压由大到小的次序为（ ）a.HAcNaClC6H12O6CaCl2b.C6H12O6HA

20、cNaClCaCl2c.CaCl2HAcC6H12O6NaCld.CaCl2NaClHAcC6H12O6第47页/共79页1.4 胶体溶液2) 分散度高，比表面大.S0 = A / VL=1cm S0=6cm-2L=0.5cm S0=12cm-2L=0.1cm S0=60cm-2L=100nm=10-5cm S0=6105cm-2L=1nm =10-7cm S0=6107cm-2colloid第48页/共79页S 比表面能(表面张力)总表面积S3)不稳定，易聚沉.1) 表面能高第49页/共79页 小颗粒合并成大颗粒降低S0通过吸附,使剩余引力有所饱和 减少表面张力 降低表面能(使体系稳定)第5

21、0页/共79页 吸附剂在强电解质溶液中对离子的吸附。 2.离子吸附1.4.2 固体在溶液中的吸附吸附：物质的分子自动聚集到界面上的过程吸附剂：具有吸附能力的物质吸附质：被吸附的物质1.分子吸附 吸附剂在非电解质或弱电解质溶液中对分子的吸附。 第51页/共79页B. 离子交换吸附 A. 离子选择性吸附规律： 优先吸附与组成有关的离子。 特点: 吸正带正、吸负带负eg AgNO3+KBr=AgBr(溶胶)+KNO3吸附剂从电解质溶液中吸附某种离子的同时，将吸附剂表面上的同号离子等电量的置换到溶液中去的过程第52页/共79页1) 光学性质Tyndall现象1.4.2.溶胶的性质2) 动力学性质 Br

22、own运动若用一束光从侧面照射溶胶，在与光路垂直的方向可以清楚地看见一条发亮的光柱，这种现象称为Tyndall现象溶胶粒子在溶胶中的无规则运动.溶胶粒子本身的热运动和溶剂分子撞击所致第53页/共79页 电泳 外电场下，分散质在分散剂中定向移动。3) 电学性质 电渗 外电场下，固相不动，分散剂定向移动。黏 土+-负极:水面上升,清澈。正极:水面下降,混浊， 黏土颗粒带负电 第54页/共79页1.4.3.溶胶粒子带电原因1) 吸附带电选择吸附与其组成 有关的离子。例1. 氢氧化铁溶胶是通过三氯化铁 在沸水中水解而制成的。 第55页/共79页 FeCl3+3H2O= Fe(OH)3+3HCl Fe(

23、OH)3+ HCl=FeOCl+2H2O FeOCl=FeO+Cl- FeO+吸附在Fe(OH)3胶粒的表面 使之带正电。 第56页/共79页例. 将硫化氢气体通入饱和砷酸溶液中制备硫化砷溶胶. 2H3AsO3+3H2S=As2S3+6H2O H2S=H+HS- 硫化砷溶胶优先吸附HS-而带负电。第57页/共79页HSiO3-,SiO32-留在胶粒表面使之带负电。 233332SiOHHSiOHSiOHSiOH例：硅胶离解:2) 离解带电溶胶表面离解, 使 胶粒带电。第58页/共79页4. 胶团结构FeO+FeO+FeO+Cl-Fe(OH)3mFeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+F

24、eO+Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-胶核胶团吸附层扩散层胶粒第59页/共79页胶核电位离子反离子吸附层扩散层胶粒胶团Fe(OH)3m . nFeO+ . (n-x)Cl-x+ . xCl-反离子第60页/共79页例9. 由H2S和H3AsO3制备As2s3溶胶,且H2S过量.写出其胶团结构。 解：HH)(HSSAsH,HS-xm32xxnn为反离子为电位离子第61页/共79页BaCl2+K2SO4=BaSO4 溶胶+2KCl( BaSO4 ) m n SO42- (2n-x)K+x-xK+解：电解质K2SO4为该溶胶的稳定剂。稳定剂：实验证明，只有在适当过量的电解质存在

25、下，胶核才能通过吸附电位离子，形成带有电荷的胶粒而具有一定程度的稳定性，所以这种电解质（由吸附层中的电位离子和反离子构成），称为溶胶的稳定剂。例10. 由BaCl2和k2SO4溶液反应制备溶胶,若是 k2SO4溶液过量,写出该溶胶的胶团结构式。第62页/共79页mLxx80005. 0016. 025 即加入小于80mL的0.005molL-1的AgNO3 , 其胶团结构式为:KKIAgIx)xn(nxm例11. 为制备带负电的AgI溶胶,应向25mL 0.016mol.L-1KI溶液中加入多少0.005mol L-1AgNO3溶液? 解: AgI溶胶带负电,则KI过量:第63页/共79页5

26、. 溶胶的稳定性和凝结1) 溶胶稳定的原因溶剂化作用Brown运动同种电荷的排斥作用第64页/共79页2) 溶胶凝结的方法溶胶被长时间加热加入电解质(对溶胶的影响最大)溶胶凝结的因素 溶胶的 相互凝结溶胶凝结：在分散系中，分散质粒子合并变大后从分散系中分离出来的过程，也称为聚沉。第65页/共79页 凝结值(聚沉值)使溶胶在一定时间内开始凝结的电解质的最低浓度. 单位: mmolL-1凝结值越小,凝结能力越大.NaCl对As2S3溶胶的聚沉值为51MgCl2对As2S3溶胶的聚沉值为0.72AlCl3对As2S3溶胶的聚沉值为0.093第66页/共79页 影响凝结值大小的因素A、价数越高,凝结值越小.聚沉能力越强。如：对于负溶胶： Al3+Mg2+K+对于正溶胶： PO43-SO42-Cl-B、水化离子半径越大，凝结值越大，聚 沉能力越小。如，对负溶胶：第67页/共79页离子半径+Li+ Na+ K+ Rb+ Rb+K+Na+Li+二价阳离子的凝结能力次序为：Ba2+Sr2+Ca2+Mg2+Li+Na+K+Rb+Cs+ （ 表示金属离子，虚线表示水化离子）感胶离子序第69页/共79页例:混合等体积0.008