2015第2章气体、溶液和胶体

1、2015/10/18假定：n=nA+nB+;温度为T，V=VA=VB=。根据理想气体状态方程：V= nARTV= nBRT（式）由分压定律可知+=n + n + RT =n RTp=（式）A BVV p A n A RTV n A x A由(1)和(2)式得:pnRTVn= xApp(3式)12.2.2 溶液分散质以小分子、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。2.2.2.1溶液的表示方法1）B的质量分数(B)用(B)表示， (B)的量纲为一。（B）1B1） 按分散质颗粒大小分类分散相粒子直径分散系类型分散相粒子的组成实 例0.1-1nm分子分散系（真溶液）小分子或小离子生理盐水

2、、葡萄糖溶液胶溶 胶胶粒（分子、离氢氧化铁溶胶、1100nm体分散系子或原子的体）硫化砷溶胶高分子溶液高分子蛋白质溶液、核酸溶液100nm-10m粗分散系悬浊液、乳浊液泥浆、牛奶2.2 溶 液一种或几种物质分散在另一种物质中所形成的系统叫做分散系统简称分散系。被分散的物质叫做分散质或分散相。容纳分散质的物质叫做分散剂或分散介质。按分散质粒子的直径的大小，分散系可分为粗分散系、胶体分散系和分子分散系。分散系的分类2.2.1分散系、气体理想气体将分子看成有质量的几何点，忽略气体分子的自身体积；假设分子间没有相互作用力，分子之间及分子与器壁之间发生的碰撞是完全弹性的，不造成动能损失。理想气体状态方程

3、= nRT式中R称为摩尔气体常数。R = 8.314 m3mol-1K-1。2.1.1.2气体分压定律分压定律：混合气体的总压等于各组分气体的分压之和。数学表达式为：p + +第2章 气体、溶液和胶体2015/10/182） B的物质的量浓度 c(B)c(B) n(B) m(B)VM (B)Vc B 表示的是体积溶液内所含溶质基本单元的物质的量。3）B的质量摩尔浓度 b(B)n(B)m(B)b(B) m(A) M (B) m( A)b(B)表示质量(kg)的溶剂中所含溶质B基本单元的物质的量。2溶液的蒸气压下降说明：液体的蒸气压与液体的性质和温度有关。液体的蒸气压等于外压时的温度称为液体的沸点

4、。固体物质也具有一定的蒸气压。但固体的蒸气压较小。2.2.2.2 稀溶液的依数性溶质的本性决定: 如溶液的颜色、密度、导电性等另一类性质仅与溶质的量有关而与溶质的本性无关。如：非电解质溶液的蒸气压下降、沸点上升、凝固点下降和渗透压等，这类性质叫依数性。当溶质是难挥发的非电解质稀溶液时，这类性质表现得更有规律。称之为稀溶液的依数性或稀溶液通性。例室温下，将112 g 乳酸钠（NaC3H5O3）溶于1.00 dm-3纯水中配成溶液，计算溶液中乳酸钠的摩尔分数。解：室温下，水的密度约为 1000 g dm-3 ； NaC3H5O3的摩尔质量为 112 gmol-1； H2O 的摩尔质量为 18g.m

5、ol-1。溶液中乳酸钠的摩尔分数为：x(NaC H O ) n(NaC3H5O3 )3 5 3n(NaC H O ) n(H O)3 5 32112g /112g mol1112g /112g mol1 (1.00L1000g L1 /18g mol1 ) 0.0184） B的物质的量分数浓度 x(B)用x(B)表示， x(B)的量纲为一。x（B） n（B）n总对任何一个多组分溶液 x（B） 1B例将 0.27 g KCl 晶体 溶于 100 g 水中，计算溶液中KCl的质量摩尔浓度。解： KCl 的摩尔质量为 74.5 gmol-1。 KCl 的质量摩尔浓度为：b(KCl) n(KCl)m(

6、H2O) 0.27g / 74.5g mol1 10.036mol kg0.10kg2015/10/183渗透现象产生的原因：由于溶质分子不能通过半透膜但却占据了半透膜的表面， 了溶液中水分子的渗出，其结果是水分子从纯水进入溶液。产生渗透现象的条件：必须有半透膜存在;半透膜两侧相同体积的液体中水分子数目不相等。4） 溶液的渗透压1、渗透现象和渗透压力渗透压力为了 渗透的发生，必须在溶液的液面上施加一额外压力。这种恰好能 渗透进行而施加于溶液液面上的额外压力称为溶液的渗透压力。例 从尿中提取出一种中性含氮化合物，将90mg 纯品溶解在 12 g 蒸馏水中，所得溶液的凝固点比纯水降低了 0.233

7、 K，试计算此化合物的相对分子质量。解：k 1.86 K kg mol1, m 0.090g, m 12g,fBATf 0 233 K 该中性含氮化合物的摩尔质量为：k m1.86 K kg mol1 0.090 gM B f B Tf mA0.233 K 12 g 0.060 kg mol-1 60 g mol1此中性含氮化合物的相对分子质量为：M60 g mol1M r B 60 g mol1g mol12）溶液的沸点(Tb)升高和凝固点(Tf)下降当液体蒸气压等于外界压力时，液体就会沸腾，此时的温度称为该液体的沸点 Tb。一定外压下，纯物质发生固相与液相间转变时的温度，称为物质固相的或液

8、相的凝固点 Tf。在稀溶液中，溶剂的物质的量远大于溶质的物质的量，即n ( B )n ( B )n(A)+ n(B) n(A)n ( A ) n ( B )n ( A )p n(B) p * (A) n(B) p * (A) p * (A)M ( A)b( B) n(A)m(A)M (A)任何一种溶剂，当温度一定时，令式中的 p(A)MA=KP，故p = KP b(B)该式表明，难挥发非电解质稀溶液的蒸气压下降与溶质B的质量摩尔浓度成正比，而与溶质的本性无关。KP物理意义：当b(B)=1molKg-1是的蒸气压下降值。在一定温度下，难挥发非电解质稀溶液的蒸气压p，等于相 同温度下纯溶剂的饱和蒸

9、气压乘以溶液中溶剂A的摩尔分数x(A)。这就是著名的定律(Raoult law)：p p* (A)x(A)对由溶剂A 和难挥发非电解质 B 组成的稀溶液：x(A)+ x(B) = 1即x(A)=1x(B)p p * (A)(1 x(B) p * (A) p * (A)x(B)p p * (A) p p * (A)x(B)2015/10/184(2) 离子吸附离子选择吸附固体吸附剂对强电解质溶液中的离子吸附离子交换吸附 离子选择吸附当溶液中含有多种离子时，吸附剂优先吸附其中某一种离子，这种现象称为离子的选择性吸附。一般来说，固体优先吸附与它组成相关的离子。例如：AgCl固体，若溶液中有AgNO3

10、，则Ag+被优先吸附而使固体带正电荷；若溶液中存在KCl，则Cl1被优先吸附而使固体带负电荷。(1) 分子吸附固体吸附剂在非电解质或弱电解质溶液中对溶质分子的吸附，称为分子吸附。具有“相似相吸”的特点，即极性吸附剂较易吸附极性物质，非极性吸附剂较易吸附非极性物质。例如，活性炭在含有色素的水溶液中能很好地吸附色素分子而对水分子的吸附很小。2.2.3.2 吸附作用吸附剂+ 吸附质 = 吸附剂吸附质 + 放热物理吸附与化学吸附区别物理 吸 附 化学 吸 附 吸附力力化学键力吸附热较小，近于液化热较大，近于化学反应热选择性无选择性有选择性吸附稳定性不稳定，易解吸比较稳定，不易解吸分子层单分子层或多分子

11、层单分子层吸附速率较快，不受温度影响，般不需要活化能较慢，温度升高则速度加快，需活化能表面现象表面能与液面相切方向上垂直作用于长度上的紧缩力称为表面张力。若要增大表面积，就必须将分子从液体 拉到表面，这一过程需要做功，这种功作为表面分子多余的能量贮藏在表面上，称为表面能。表面积越大，表面能越高，系统越不稳定。通过测定溶液的渗透压力，可以计算溶质的摩尔质量。M m B RT B V2、渗透压力与浓度、温度的关系1886 年，荷兰理论化学家荷甫(Vant Hoff 18521911)：非电解质稀溶液的渗透压与其浓度和热力学温度成正比。 c(B)RT n RTV对很稀的水溶液来说，c(B) b(B)，也可以写成：= b(B)RTRT乘积是一常数故：= Kb(B)2015/10/185某些溶胶的带电情况带正电荷的溶胶带负电荷的溶胶氢氧化铁氢氧化铝氢氧化铬蛋白质在酸性溶液中碱性（如次甲基蓝）金、银、硫硫化砷、硫化锑硅酸、锡酸蛋白质在碱性溶液中土壤、淀粉、酸性（如刚果红）2.2.4 溶胶 溶胶的性质光学性质现象动力学性质布朗运动电学性质 电泳和电渗 离