第三章物质的状态与相变

第三章物质的状态与相变广东省食品药品职业学院2023/2/61化学基础与分析技术基本内容和重点要求重点要求掌握理想气体状态方程、分压定律、饱和蒸气压3.1气体3.2液体3.3固体2023/2/62

3.1气体3.1.1理想气体3.1.2实际气体3.1.3气体状态方程3.1.4气体的分压定律和分体积定律2023/2/63理想气体概念：分子体积与气体体积相比可以忽略不计分子之间没有相互吸引力分子之间及分子与器壁之间发生的碰撞不造成动能损失2023/2/643.1.1理想气体

3.1.2实际气体

实际气体分子本身有一定体积，其真正体积比表观体积小；实际气体分子间有相互作用力，因此其真正压力比表观的压力大。2023/2/653.1.3气体状态方程

理想气体的状态方程pV＝nRT描述理想气体在处于平衡态时，压强、体积、物质的量、温度间关系的状态方程。它建立在波义耳定律、查理定律、盖-吕萨克定律等经验定律上。2023/2/66波义尔定律：当n和T一定时，气体的V与p成反比

V1/p

(1)查理-盖吕萨克定律：n和p一定时，V与T成正比

V

T

(2)阿佛加德罗定律：p与T一定时，V和n成正比

V

n

(3)以上三个经验定律的表达式合并得V

nT/p

(4)理想气体的状态方程

2023/2/67实际气体状态方程

2023/2/68

是压力校正项，即称为内压力；b是体积校正项，是气体分子占有的体积。常量a，b大小与气体分子摩尔质量正比，a大则分子间作用力大。3.1.4气体分压定律和分体积定律（一）气体分压定律——道尔顿定律：P总、P分、n总、n分之间的关系

P总=Pi=P1+P2+P3+·····P1/

P2

=n1/n2理想气体中某一组分B的分压等于该组分单独存在于混合气体的温度T及总体积V的条件下所具有的压力；而混合气体的总压即等于各组分单独存在于混合气体的温度、体积条件下产生压力的总和。2023/2/69（二）气体分体积定律阿马加定律：即理想气体混合物的总体积V为各组分分体积之和；同温同压下，理想气体各组分物质体积比必等于它们的“物质的量”之比；2023/2/610：分体积与总体积之比，称组分气体的体积分数，它在数值上即等于其摩尔分数，即，例题：某温度下，将1.013x105Pa的N22L和0.5065x105Pa的O23L放入6L的真空容器中求N2和O2的分压及混合气体总压。3.2液体2023/2/6123.2.1液体的蒸发3.2.2液体的沸腾3.2.3气体的液化3.2.4相图3.2.1液体的蒸发（1）蒸发过程蒸发指的是物质从液态转化为气态的相变过程。

2023/2/613影响蒸发的因素：一是与温度高低有关二是与液面面积大小有关三是与空气流动有关3.2.1液体的蒸发（2）饱和蒸气压当蒸气的凝聚速度和液体蒸发速度相等时，体系达到一种动态平衡，这时的蒸气压力叫饱和蒸气压。饱和蒸汽压特征：1、液体的自有属性，外界条件（温度、压力）一定，就有确定的数值。2、是描述单组分体系气液两相平衡时具备的特征。3、不同环境，其数值不同。如真空、惰性气体。4、蒸气压越大表示液体内分子的逃逸倾向越大，即越容易挥发。

2023/2/6143.2.2液体的沸腾与沸点升高温度，液体蒸气压增大。当液体蒸气压与外界压力相等时，称之为沸腾。沸腾与蒸发的区别？我们把外压等于一个标准大气压(101.325kPa)时液体的沸腾温度称作正常沸点，简称沸点。水的沸腾温度，随外界压力增大而增大。见下表2023/2/615在沸腾时，液体的气化是在整个液体中进行，与蒸发在液体表面进行是有区别的。液体的沸腾温度与外界压力密切相关。当外界压力增大，沸腾温度升高，外压减小，沸腾温度降低，而蒸发是时刻进行的。3.2.2液体的沸腾与沸点3.2.2液体的沸腾与沸点3.2.3气体的液化

气体变成液体的过程叫做液化或凝聚。在降低温度（减小液体的饱和蒸气压）或压缩体积。

临界状态：指纯物质的气、液两相平衡共存的极限热力状态

临界温度Tc：在加压条件下使气体液化所需的一定的温度。临界压强Pc：在临界温度时，使气体液化所需的最低压强。临界体积Vc：在临界温度和临界压强下，1mol气体所占的体积。2023/2/618物质的压力和温度同时超过它的临界压力和临界温度的状态称为该物质的超临界状态。超临界状态是一种特殊的流体。在临界点附近，它有很大的可压缩性，适当增加压力，可使它的密度接近一般液体的密度，因而有很好的溶解性能。另一方面，超临界态的黏度只有一般液体的1/12至1/4，但它的扩散系数却比一般液体大7至24倍，近似于气体。3.2.3气体的液化

超临界萃取设备3.2.4相图（一）相被人为划定作为研究对象的物质叫系统。在一个系统中，物理和化学性质完全相同并且组成均匀的部分称为相。相和态是两个不同的概念，态是指物质的聚集状态，如由乙醚和水所构成的系统，只有一个状态——液态，却包含有两个相。2023/2/6213.2.4相图（二）相平衡在一定的条件下，当一个多相系统中各相的性质和数量均不随时间变化时，称此系统处于相平衡。2023/2/622（三）水的相图

2023/2/623水的蒸气压曲线临界点冰的蒸气压曲线水的凝固曲线2023/2/6243.3固体3.3.2晶体的一般特性3.3.3液体凝固与固体熔化3.3.1晶体与非晶体2.3.1晶体与非晶体（1）概念晶体：有比较固定的体积和形状、质地比较坚硬，内部质点呈有规则的空间排列；非晶体：内部质点呈毫无规律的排列。晶体与非晶体的可压缩性、扩散性很差。2023/2/6252.3.1晶体与非晶体（2）晶体与非晶体的不同点（a）可压性和扩散性均不同（b）晶体有固定的外形，非晶体没有（c）晶体有固定的熔点，非晶体没有（d）晶体有各向异性，非晶体则是各向同性的2023/2/626晶体的一般特性有一定的几何外形有固定的熔点某些性质各向异性有一定的对称性面角守恒3.3.3液体凝固与固体熔化液体凝固液体变为固体的过程叫凝固；晶体物质凝固时的温度即凝固点，不同晶体凝固点不同。非晶体物质无凝固点。同一种晶体，凝固点与压强有关。凝固时体积膨胀的晶体，凝固点随压强的增大而降低；凝固时体积缩小的晶体，凝固点随压强的增大