物质的聚集状态

物质的聚集状态第1页，课件共66页，创作于2023年2月第1章物质的聚集状态Chapter1CollectiveStateofMatter第2页，课件共66页，创作于2023年2月1-1分散系1-2气体1-3溶液浓度的表示方法

1-4稀溶液的通性1-5胶体溶液1-6高分子溶液和乳浊液1-7电解质溶液第3页，课件共66页，创作于2023年2月1-1分散系一、分散系的概念二、分散系的分类第4页，课件共66页，创作于2023年2月1-1分散系

一种或几种物质分散成微小的粒子分布在另一种物质中所构成的系统称为分散系(dispersesystem)。被分散的物质称分散质(disperate)，亦称分散相(disperatedphase)；起分散作用的物质称为分散剂(dispersant)，亦称分散介质(dispersingmedium)。一、分散系的概念：第5页，课件共66页，创作于2023年2月1-1分散系气－气（空气）气－液（汽水）气－固（浮石）液－气（云、雾）液－液（牛奶）液－固（珍珠）固－气（烟、尘）固－液（溶液）固－固（合金）

二、分散系的分类：1.按聚集状态分第6页，课件共66页，创作于2023年2月

<1nm

真溶液

（1nm=10-9m）1-100nm

胶体分散系（溶胶、高分子溶液）

>100nm

粗分散系（悬浊液、乳浊液）2.按分散质粒子的大小分1-1分散系第7页，课件共66页，创作于2023年2月1-2气体一、理想气体状态方程二、道尔顿分压定律三、分体积定律四、实际气体第8页，课件共66页，创作于2023年2月1-2气体一、理想气体状态方程分子本身不占体积，分子间没有相互作用力的气体称为理想气体(idealgas)。理想气体实际上不存在。低压(低于数百千帕)、高温(高于273K)的条件下的气体可近似看作理想气体，理想气体是实际气体的一种极限情况。第9页，课件共66页，创作于2023年2月1-2气体R=8.314(Pam3mol-1K-1)=8.314(kPaLmol-1K-1)=8.314(Jmol-1K–1)

理想气体状态方程式pV＝nRTR----摩尔气体常数第10页，课件共66页，创作于2023年2月1-2气体二、道尔顿分压定律分压：

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。组分气体：

理想气体混合物中每一种气体叫做组分气体。第11页，课件共66页，创作于2023年2月1-2气体混合气体的总压等于混合气体中各组分气体分压之和。分压定律：p=p1+p2+或p=

pi第12页，课件共66页，创作于2023年2月分压的求解：xi

i

的摩尔分数,表示某组分的物质的量占混合物中总物质的量的分数。第13页，课件共66页，创作于2023年2月分压定律的应用实验室中排水集气法收集的气体总是含有饱和水蒸气：p(总压)=p(气体)+p(水蒸气)第14页，课件共66页，创作于2023年2月分体积：

1-2气体三、分体积定律混合气体中某一组分i的分体积Vi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。第15页，课件共66页，创作于2023年2月1-2气体在温度、压力一定的情况下，混合气体的体积等于组成该混合气体的各组分的分体积之和。

气体分体积定律（lawofpartialvolume）V＝V1＋V2＋…＋Vi＋…

第16页，课件共66页，创作于2023年2月范德华方程式（vanderWaalsequation）

1-2气体四、实际气体（realgas）

分子间有相互作用，分子本身也具有一定的体积，因而实际气体不符合理想气体模型。

a和b称为范德华常数。常数a用于校正压力；b用于修正体积。均可由实验确定。

第17页，课件共66页，创作于2023年2月1-3溶液的浓度一、物质的量浓度二、质量摩尔浓度三、摩尔分数四、质量分数五、几种溶液浓度之间的关系

第18页，课件共66页，创作于2023年2月1-3溶液的浓度广义地说，两种或两种以上的物质均匀混合而且彼此呈现分子（或离子）状态分布者均称为溶液。溶液气态溶液(空气)液态溶液：(酸、碱)固态溶液(合金)溶质溶剂溶液的浓度：是指一定量溶液或溶剂中所含溶质的量。由于“溶质的量”可取物质的量、质量、体积，溶液的量可取质量、体积，溶剂的量常可取质量、体积等，所以在实际生活中我们所遇到的浓度的表示方法是多种多样的。第19页，课件共66页，创作于2023年2月定义：1-3溶液的浓度一、物质的量浓度(amount-of-substanceconcentration)

单位体积溶液中所含溶质的物质的量，用符号cB表示，单位是mol·L-1或mol·dm-3。

cB=nB／V

注意:使用物质的量单位mol时，要指明物质的基本单元。第20页，课件共66页，创作于2023年2月基本单元（basiccell）1-3溶液的浓度指系统（system）中的基本组分，它既可以是分子、原子、离子、电子及其他粒子，也可以是这些粒子的特定组合，还可以指某一特定的过程或反应，如O2、½(H2SO4)、(H2+½O2)等。Example：c(KMnO4)=0.10mol·L-1

与c(1/5KMnO4)=0.10mol·L-1的两个溶液。两种溶液浓度数值相同，但是，它们所表示1L溶液中所含KMnO4的质量是不同的，前者15.8克，后者为3.16克。第21页，课件共66页，创作于2023年2月

1molH3PO4与3mol(1/3H3PO4)的基本单元和基本单元数是否相同？质量是否也相同？摩尔质量比是多少？Question1

基本单元基本单元数质量摩尔质量前者H3PO41mol相同前者是后者的3倍后者1/3H3PO43mol第22页，课件共66页，创作于2023年2月定义：1-3溶液的浓度二、质量摩尔浓度(molality)单位质量的溶剂中含有溶质B的物质的量，用符号bB表示，单位是mol·kg-1。

bB=nB／mA

第23页，课件共66页，创作于2023年2月定义：1-3溶液的浓度三、摩尔分数(molefraction)

混合系统（溶液）中某组分B的物质的量占全部系统（溶液）的物质的量的分数，用符号xB表示，量纲是1。

xB=nB／n第24页，课件共66页，创作于2023年2月定义：1-3溶液的浓度四、质量分数(massfraction)混合系统中，某组分B的质量占混合物的总质量的分数，用符号wB表示，量纲是1。

wB=mB／m第25页，课件共66页，创作于2023年2月1-3溶液的浓度五、几种溶液浓度之间的关系

1.物质的量浓度与质量分数

2.物质的量浓度与质量摩尔浓度例题：1-1第26页，课件共66页，创作于2023年2月【例】：在常温下取NaCl饱和溶液10.00cm3，测得其质量为12.003g，将溶液蒸干，得NaCl固体3.173g。求：（1）NaCl饱和溶液的质量百分浓度，（2）物质的量浓度，（3）质量摩尔浓度，（4）饱和溶液中NaCl和H2O的物质的量分数。(2)NaCl饱和溶液的物质的量浓度为：解：

（1）NaCl饱和溶液的质量百分浓度为：第27页，课件共66页，创作于2023年2月(3)NaCl饱和溶液的质量摩尔浓度为：（4）NaCl饱和溶液中第28页，课件共66页，创作于2023年2月1-4非电解质稀溶液的依数性一、溶液的蒸气压下降二、溶液的凝固点下降三、溶液的沸点上升四、溶液的渗透压第29页，课件共66页，创作于2023年2月1-4非电解质稀溶液的依数性①与溶质本性有关，如酸碱性、导电性、颜色等。②与溶质本性无关，只与溶质的数量有关。依数性：只与溶质粒子的数目有关而与溶质本性无关的性质称为溶液的依数性，又叫溶液的通性。

依数性中较为明显的是：

溶液的蒸气压下降溶液的沸点上升溶液的凝固点下降溶液具有渗透压粒子：溶液中实际存在的分子、离子等。

溶液的性质第30页，课件共66页，创作于2023年2月初始：V蒸发

≠

V凝聚平衡：V蒸发=V凝聚一、溶液的蒸气压下降气液两相平衡

蒸发

H2O(l) H2O(g)

凝聚

纯水的蒸气压示意图蒸发凝聚1-4非电解质稀溶液的依数性第31页，课件共66页，创作于2023年2月1-4非电解质稀溶液的依数性饱和蒸气压：在一定的温度下，当蒸发的速度等于凝聚的速度，液态水与它的蒸气处于动态平衡，这时的蒸气压称为水在此温度下的饱和蒸气压，简称蒸气压。用符号

p

表示。在纯溶剂中加入难挥发的物质以后，达平衡时，p溶液总是小于同T

下的p纯溶剂，即溶液的蒸气压下降。蒸气压下降值△p=p纯－p液。第32页，课件共66页，创作于2023年2月1-4非电解质稀溶液的依数性∴p液<p纯剂，c液越大，p液越小。p纯-p液的差值也越大。纯溶剂溶液蒸汽压下降的原因：第33页，课件共66页，创作于2023年2月1-4非电解质稀溶液的依数性

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数。

p：溶液的蒸气压：纯溶剂的蒸气压nA：溶剂的物质的量nB：溶质的物质的量第34页，课件共66页，创作于2023年2月1-4非电解质稀溶液的依数性∵是稀溶液，nA>>nB∴

nA+nB≈nA

nB

△p≈——nA

∵nA＝mA/MA

nBnB

∴△p≈——＝—·MA

nAmA

nB△p＝·MA——＝K·b(B)

mA第35页，课件共66页，创作于2023年2月1-4非电解质稀溶液的依数性

△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①同一温度，溶剂不同，其K蒸不同；②同一溶剂，温度不同，其K蒸也不同。溶剂温度/Kp*/kpaMakg/molK(kPa·kg/mol)H2O2983.170.0180.057H2O2932.330.0180.042C6H629813.30.0781.04第36页，课件共66页，创作于2023年2月1-4非电解质稀溶液的依数性第37页，课件共66页，创作于2023年2月1-4非电解质稀溶液的依数性二、溶液的沸点上升

沸点(boillingpoint)：液体的蒸气压等于外界大气压力时液体对应的温度。纯水：p外=101.3kPa，t纯水=100℃.沸点上升(boillingpointrise)：难挥发物质溶液的沸点总是高于纯溶剂的沸点的现象。第38页，课件共66页，创作于2023年2月1-4非电解质稀溶液的依数性根本原因：蒸汽压下降p溶液<p纯溶剂,溶液的沸点上升示意图Tb*Tb溶剂溶液温度

ppokpa

蒸气压△p△TbB101.3kpaAB’第39页，课件共66页，创作于2023年2月1-4非电解质稀溶液的依数性根据拉乌尔定律，Kb

：摩尔沸点上升常数，与溶剂的本性有关，而与溶质的本性无关，K·kg·mol

-1。常见溶剂的Kb

值见教材12页表1-3。bB：溶质的质量摩尔浓度，mol·kg-1。△Tb=Tb-Tb=Kb·bB第40页，课件共66页，创作于2023年2月1-4非电解质稀溶液的依数性三、溶液的凝固点下降

凝固点(freezingpoint)：在一定的外压下，溶液与纯溶剂固体具有相同的蒸气压时的温度，称为该溶液的凝固点。(固液两相平衡时的温度)

凝固点下降(freezingpointdepression)：难挥发非电解质稀溶液的凝固点总比纯溶剂低的现象。第41页，课件共66页，创作于2023年2月1-4非电解质稀溶液的依数性Reason：溶液蒸汽压下降。273K时，溶液蒸汽压低于纯溶剂蒸汽压，也就低于此时冰的蒸汽压此温度下固液两相不能共存冰将融化而致温度下降最终导致凝固点降低第42页，课件共66页，创作于2023年2月1-4非电解质稀溶液的依数性实验证明，溶液的凝固点下降值与溶液的质量摩尔浓度成正比：

Kf

：摩尔凝固点下降常数，与溶剂的本性有关，而与溶质的本性无关，K·kg·mol-1。常见溶剂的Kf

值见教材。bB：溶质的质量摩尔浓度，mol·kg-1。第43页，课件共66页，创作于2023年2月1-4非电解质稀溶液的依数性冰和盐混合物常用作制冷剂：冰的表面总附有少量水，当撒上盐后，盐溶解在水中形成溶液，由于溶液蒸气压下降，使其低于冰的蒸气压，冰就要融化。随着冰的融化，要吸收大量的热，于是冰盐混合物的温度就降低。采用NaCl和冰，温度最低可降到-22℃，用CaCl2·6H2O和冰最低可降到-55℃。凝固点下降还可用来测定作为溶质的未知物的相对分子质量。溶液凝固点下降的应用第44页，课件共66页，创作于2023年2月1-4非电解质稀溶液的依数性四、溶液的渗透压半透膜(semipermeablemembrane)：仅允许溶剂分子而不允许溶质分子通过的薄膜。渗透(osmosis)：溶剂分子通过半透膜自动单向扩散的过程。渗透压(osmosispressure)：在一定的温度下，恰能阻止渗透发生所需施加的外压力，用符号π表示。渗透作用产生的条件：①半透膜存在；②膜两侧溶液的浓度不相等。第45页，课件共66页，创作于2023年2月1-4非电解质稀溶液的依数性范特霍夫公式：或Π=cBRT≈bBRT

ΠV=nBRT

溶液很稀时，

cB

≈bB。第46页，课件共66页，创作于2023年2月1-4非电解质稀溶液的依数性反渗透：在浓溶液一侧增加较大的压力可使溶剂进入稀溶液（或溶剂）。P

依此可实现溶液的浓缩和海水的淡化。渗透反渗透第47页，课件共66页，创作于2023年2月1-4非电解质稀溶液的依数性渗透压平衡与生命过程的密切关系：①

给患者输液的浓度；②植物的生长；③人的营养循环。第48页，课件共66页，创作于2023年2月1-5胶体溶液一、分散度和表面吸附二、胶团结构三、胶体溶液的性质四、胶体溶液的稳定性与聚沉第49页，课件共66页，创作于2023年2月1-5胶体溶液一、分散度和表面吸附

分散度(dispersiondegree)：物质的分散程度，分散质粒子越小，分散程度越大。

比表面积(specificsurface)：单位体积的表面积，用符号s表示。第50页，课件共66页，创作于2023年2月(1)任何部分的物理性质和化学性质相同；(2)一个相并不一定是一种物质，如食盐溶液(NaCl和H2O)；(3)单相体系如：饱和食盐水、糖水等。特点：溶质与溶剂已成一体，组分间没有界面；(4)多相体系如不溶于水的盐溶液；水与油组成的体系及憎液溶胶等。特点:各组分的物理性质和化学性质不同，并具有明显的界面。第51页，课件共66页，创作于2023年2月1-5胶体溶液表面能:液体或固体表面粒子比内部粒子多出的这部分能量。系统的分散度越高，比表面积越大，表面能就越高，系统就越不稳定，因此液体和固体都有自动降低表面自由能的能力。表面吸附是降低表面能的有效手段之一。

第52页，课件共66页，创作于2023年2月1-5胶体溶液二、胶团结构胶体是一个高度分散的系统，胶体粒子的总表面积非常大，因而具有很高的吸附能力，并能选择性地吸附异性电荷的离子。以AgI溶胶为例来说明胶团的结构：在制备AgI过程中，若AgNO3过量，则胶核优先吸附Ag+而带电正电；若KI过量，则胶核优先吸附I-而带负电。第53页，课件共66页，创作于2023年2月胶团胶粒扩散层(AgI)m胶核

+A·ng电位离子·（n-x）NO3-

反离子+]x[·xNO3-吸附层扩散层扩散双电层

AgI溶胶胶团结构（Ag+过量）第54页，课件共66页，创作于2023年2月第55页，课件共66页，创作于2023年2月Fe(OH)3溶胶：{[Fe(OH)3]m•nFeO+•(n-x)Cl-}x+•xCl-As2S3溶胶：[(As2S3)m•nHS-•(n-x)H+]x-•xH+硅酸溶胶：[（SiO2)m•nHSiO3-•(n-x)H+]x-•xH+胶粒带电，胶团不带电（电中性）当KI过量时，胶粒带负电荷，胶团结构如下：[(AgI)m•nI-

•(n-x)K+]x-•xK+第56页，课件共66页，创作于2023年2月1-5胶体溶液三、胶体溶液的性质溶胶的性质光学性质动力学性质电学性质第57页，课件共66页，创作于2023年2月布朗运动1、动力学性质（布朗运动）液体分子对溶胶粒子的撞击粗分散系布朗运动产生的原因：

分散质粒子本身处于不断的热运动中。分散剂分