普通化学第2章溶液与溶胶

1、普通化学第普通化学第2 2章溶液与溶胶章溶液与溶胶溶溶剂剂溶溶质质nnnBB 溶溶液液B BB BV Vn nc c 溶液重量mnmBB p)OH(pK234.678.5100 Example: 4.5g某难挥发的非电解质溶质和某难挥发的非电解质溶质和125g水配水配制成溶液制成溶液125ml，此溶液的凝固点是，此溶液的凝固点是-0.372, 求算求算（1）溶质的摩尔质量；（）溶质的摩尔质量；（2）该溶液的沸点；（）该溶液的沸点；（3）该溶液在该溶液在25时的渗透压；（时的渗透压；（4）该溶液在）该溶液在25时时的蒸气压。的蒸气压。 Solution: Tf Kf m 代入数据，得：代入数据，

2、得：0.372 = 1.86 m ，即：，即：m = 0.2 mol kg 1溶质的量为：溶质的量为：n = 0.2 0.125 = 0.025 mol溶质的摩尔质量为：溶质的摩尔质量为：M = 4.5 0.025 = 180 g mol 1(2) 溶液的沸点值溶液的沸点值：Tb Kb m 代入数据，得：代入数据，得： Tb = 0.512 0.2 = 0.102 K则溶液的沸点：则溶液的沸点：Tb = 373.15 + 0.102 = 373.25 K 稀溶液的蒸气压稀溶液的蒸气压： = cRT = (n V)RT 代入数据，得：代入数据，得： = (0.025 125 10 6) 8.31

3、4 298 = 4.95 105 Pa 该溶液的蒸气压该溶液的蒸气压：p pox1 溶剂的摩尔数为：溶剂的摩尔数为：n溶剂溶剂 = 125 18 = 6.94 mol 因为溶质的摩尔数为：因为溶质的摩尔数为：n溶质溶质 = 0.125 mol， 所以溶质的摩尔分数为：所以溶质的摩尔分数为： x1 = 0.025 (0.025 + 6.94) = 3.58 10 3 p = 3.17 103 3.58 10 3 = 11.0 Pa该溶液的蒸气压为：该溶液的蒸气压为：3170 11 3.16 103 Pa胶体分散体系胶体分散体系(Colloids) 把一种或几种物质分散在另一种物质中就构成把一种或

4、几种物质分散在另一种物质中就构成分散分散体系体系。其中被分散的物质称为。其中被分散的物质称为分散相分散相，另一种物质，另一种物质称为称为分散介质分散介质。nm 1 , nm 1001 , nm 100 真真溶溶液液）分分子子或或离离子子分分散散体体系系（胶胶体体分分散散体体系系（溶溶胶胶）乳乳状状液液），粗粗分分散散体体系系（悬悬浊浊液液、按按分分散散相相颗颗粒粒大大小小分分类类胶胶气气混合物不属于溶气气混合物不属于溶气液溶胶（云、雾）气液溶胶（云、雾）的空气）的空气）气固溶胶（烟、含尘气固溶胶（烟、含尘气溶胶气溶胶、沸石分子筛）、沸石分子筛）固气溶胶（泡沫塑料固气溶胶（泡沫塑料珍珠）珍珠）固

5、液溶胶（白宝石、固液溶胶（白宝石、色玻璃）色玻璃）固固溶胶（合金、有固固溶胶（合金、有固溶胶固溶胶液气溶胶（泡沫）液气溶胶（泡沫）液液溶胶（乳状液）液液溶胶（乳状液）硫溶胶）硫溶胶）液固溶胶（金溶胶、液固溶胶（金溶胶、液溶胶液溶胶 （溶胶）（新鲜沉淀） FeCl FeCl3FeCl33 溶胶的制备溶胶的制备(1) （1 1）分散法分散法（使固体粒子变小的方法）（使固体粒子变小的方法）v研磨法研磨法v超声波分散法超声波分散法（多用于制备乳状液）（多用于制备乳状液）v胶溶法胶溶法 是将新生成并经过洗涤的沉淀，加入适量是将新生成并经过洗涤的沉淀，加入适量的电解质溶液作稳定剂，经过搅拌，沉淀重新分的电

6、解质溶液作稳定剂，经过搅拌，沉淀重新分散成胶体颗粒的过程。如：散成胶体颗粒的过程。如：溶胶的制备溶胶的制备(2)（2）凝聚法）凝聚法（使分子或离子聚结成胶粒的方法）（使分子或离子聚结成胶粒的方法）v化学反应法化学反应法：所有的反应只要能生成难溶物，：所有的反应只要能生成难溶物，均可用来制备溶胶。它包括复分解法、水解法、均可用来制备溶胶。它包括复分解法、水解法、氧化法、还原法以及分解法等。氧化法、还原法以及分解法等。v改换溶剂法改换溶剂法：利用一种物质在不同溶剂中溶解：利用一种物质在不同溶剂中溶解度相差悬殊的特性而制备溶胶。度相差悬殊的特性而制备溶胶。v电弧法电弧法：主要用于制备金、铂及银等金属

7、溶胶。：主要用于制备金、铂及银等金属溶胶。制备过程包括先分散后凝聚两个过程。制备过程包括先分散后凝聚两个过程。布朗运动布朗运动(Brownian motion) Brown把花粉悬浮在水中用显微镜观察时，发现这把花粉悬浮在水中用显微镜观察时，发现这些小颗粒作无秩序的曲折运动；后来用超显微镜些小颗粒作无秩序的曲折运动；后来用超显微镜也观察到溶胶中胶粒的也有同样运动，人们把微也观察到溶胶中胶粒的也有同样运动，人们把微粒的这种运动称为粒的这种运动称为Brown运动。运动。Nature of Brownian Motion Brown运动是分散介质的分子由于热运动不断地由运动是分散介质的分子由于热运动

8、不断地由各个方向同时冲击胶粒时，其合力未被相互抵消所各个方向同时冲击胶粒时，其合力未被相互抵消所引起的结果，因此在不同时间，指向不同的方向，引起的结果，因此在不同时间，指向不同的方向，形成曲折运动。形成曲折运动。Tyndall Effect丁铎尔效应丁铎尔效应 将一束光线透过溶液，在与光束的垂直方向上观察，将一束光线透过溶液，在与光束的垂直方向上观察，可以看到穿过溶胶的路上，出现一个光柱，称之为可以看到穿过溶胶的路上，出现一个光柱，称之为Tyndall现象。现象。Nature of Tyndall Effect 可见光的波长约在可见光的波长约在400700 nm之间，当光线照射之间，当光线照射

9、到分散体系时，（到分散体系时，（1）若粒子直径大于入射光波长，）若粒子直径大于入射光波长，则主要发生光的反射；（则主要发生光的反射；（2）若粒子直径大于入射）若粒子直径大于入射光波长，光波将环绕粒子而向四周发射光波长，光波将环绕粒子而向四周发射与入射光频与入射光频率相同的光，即散射光（乳光）。由于溶胶粒子大率相同的光，即散射光（乳光）。由于溶胶粒子大小一般不超过小一般不超过100nm，因此，因此Tyndall现象就是光的散现象就是光的散射现象（乳光现象）。射现象（乳光现象）。 虽然真溶液中分子或离子具有更小的直径，但散射虽然真溶液中分子或离子具有更小的直径，但散射光的强度还与散射粒子的体积有关

10、，故真溶液对光光的强度还与散射粒子的体积有关，故真溶液对光的散射作用甚微。实际上，的散射作用甚微。实际上，Tyndall现象已成为判现象已成为判别溶胶与分子溶液的最简便的方法。别溶胶与分子溶液的最简便的方法。电泳电泳（electrophoresis） 在外电场作用下，胶在外电场作用下，胶体颗粒在液相中依一体颗粒在液相中依一定的方向移动的现象定的方向移动的现象称为称为电泳电泳。 Fe(OH)3、 Cr(OH)3、 Al(OH)3等一些氢氧等一些氢氧化物溶胶的胶粒带化物溶胶的胶粒带正正电荷电荷；而；而As2S3、硫磺、硫磺、金、铂等溶胶的胶粒金、铂等溶胶的胶粒则带则带负电荷负电荷。+ +- -Na

11、ClNaCl溶液溶液Fe(OH)Fe(OH)3 3溶胶溶胶电渗电渗（electro-osmosis) 在外电场的作用下，毛细管内或固相孔隙内的液在外电场的作用下，毛细管内或固相孔隙内的液体作定向移动的现象称为体作定向移动的现象称为电渗电渗。胶团的结构胶团的结构 先有一定量的难溶物分子聚结形成胶粒的中心，先有一定量的难溶物分子聚结形成胶粒的中心，称为称为胶核胶核。 胶核是固相，有很大的表面积，具有选择吸附胶核是固相，有很大的表面积，具有选择吸附离子的能力。离子的能力。胶核选择吸附某一种离子，形成胶核选择吸附某一种离子，形成紧密吸附层；由于正、负电荷相吸，在紧密层紧密吸附层；由于正、负电荷相吸，在

12、紧密层外形成反号离子的包围圈，从而形成了带与紧外形成反号离子的包围圈，从而形成了带与紧密层相同电荷的密层相同电荷的胶粒胶粒。 胶粒与扩散层中的反号离子，形成一个电中性胶粒与扩散层中的反号离子，形成一个电中性的的胶团胶团。AgIK+I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+胶核胶核胶粒胶粒胶团胶团 胶核吸附离子是有选择性的，首先吸附与胶核中胶核吸附离子是有选择性的，首先吸附与胶核中相同的某种离子或能与胶核表面反应生成难溶化相同的某种离子或能与胶核表面反应生成难溶化合物的离子。若无相同离子，则首先吸附水化能合物的离子。若无相同离子，则首先吸附水化能

13、力较弱的负离子。力较弱的负离子。 除了选择吸附导致胶粒表面带电之外，有些溶胶除了选择吸附导致胶粒表面带电之外，有些溶胶胶粒表面带电则是离解的原因。如：胶粒表面带电则是离解的原因。如：SiO2溶胶在不溶胶在不同同pH溶液中水解时，其胶粒可能带负电荷或正电溶液中水解时，其胶粒可能带负电荷或正电荷。荷。OHHSiO2HSiOHHSiOSiOHOHSiO22333222例：例：AgIKNOKIAgNO33当当KI过量时，胶团的结构表示式为：过量时，胶团的结构表示式为：KK)(IAgI qqnnqm当当AgNO3过量时，胶团的结构表示式为：过量时，胶团的结构表示式为：-33NONO)(AgAgI qqn

14、nqm电解质对溶胶稳定性的影响电解质对溶胶稳定性的影响 （1）电解质中与胶粒所带电荷相反的离子是其主电解质中与胶粒所带电荷相反的离子是其主要聚沉作用的离子，并且离子价数越高，电解质要聚沉作用的离子，并且离子价数越高，电解质的聚沉能力越大。的聚沉能力越大。 对某一给定溶胶，一、二、三价反离子聚沉值的对某一给定溶胶，一、二、三价反离子聚沉值的比例大约是：比例大约是：666312111 14. 0:6 . 1:100：亦即这一聚沉值与起聚沉作用的离子价数的六次方成反这一聚沉值与起聚沉作用的离子价数的六次方成反比的规律被称之为比的规律被称之为。电解质对溶胶稳定性的影响电解质对溶胶稳定性的影响 （2）具

15、有价数相同的离子，它们的聚沉能力也不）具有价数相同的离子，它们的聚沉能力也不相同。相同。相同价数的阳离子聚沉带负电荷的溶胶时，聚沉能相同价数的阳离子聚沉带负电荷的溶胶时，聚沉能力有如下顺序：力有如下顺序：相同价数的阴离子聚沉带正电荷的溶胶时，聚沉能相同价数的阴离子聚沉带正电荷的溶胶时，聚沉能力有如下顺序：力有如下顺序：这种次序称为这种次序称为（lyotropic series)。反离子。反离子的水化半径越大，越不易被质点吸附，聚沉能力也就的水化半径越大，越不易被质点吸附，聚沉能力也就越弱，因此这类顺序与离子水化半径由小到大的次序越弱，因此这类顺序与离子水化半径由小到大的次序大致相同。大致相同。H+ Cs+ Rb+ NH4+ K+ Na+ Li+F- IO3- BrO3- Cl- Br- NO3- I- CNS- 电解质对溶胶稳定性的影响电解质对溶胶稳定性的影响 （3）有机化合物的离子都有很强的聚沉能力，这）有机化合物的离子都有很强的聚沉能力，这是由于有机离子具有较强的是由于有机离子具有较强的van der Waals力来吸引力来吸