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1、第一章 分散系和溶液,第一节 溶液,一、分散系,分散质,分散剂,分散,分散系,（固、液、气态）,分散系,一种或几种物质以细小的粒子分散在另一种物质里所形成的体系。,分散质,被分散的物质。,分散剂,把分散质分散开来的物质。,分散系 分类,分子分散系(d 1 nm),胶体分散系(d:1-100 nm),粗分散系(d 100 nm),相,体系中物理性质和化学性质完全相同的一部分,单相体系,多相体系（存在界面）,冰和水两相体系,表1 按分散质颗粒大小分类的分散系,小于1nm(109m)分子离子 粒子能通过滤纸与半 NaCl 分散系 透膜，扩散速度快 溶液,1100nm 胶体 粒子能通过滤纸但不 Fe(
2、OH)3 分散系 能透过半透膜,扩散慢 溶胶 蛋白质 溶液,颗粒直径大小 类 型 主 要 特 征 实 例,大于100nm 粗 粒子不能通过滤纸不 豆 浆 分散系 能透过半透膜,不扩散 乳 汁,分子分散系(d1 nm),溶液,固态,液态,气态,本节讨论的主要内容是 以水为溶剂的水溶液,分散质以分子或者比分子更小的质点均匀地分散在分散剂中所得的分散系,二、溶液浓度的表示法,浓度,一定量的溶液或溶剂中所含溶质的量称为溶液的浓度。,分类,物质的量浓度,质量摩尔浓度,ppm和ppb浓度(用于极稀的溶液),摩尔分数,无纲量,在100 mL水中，溶解17.1 g蔗糖（分子式为C12H22O11)，溶液的密度
3、为1.063 8 g mL-1，求蔗糖的物质的量浓度，质量摩尔浓度，摩尔分数各是多少？,例1,解：,（1）,（2）,（3）,三、电解质溶液简介,电解质,在水溶液中或熔融状态下能导电的物质,非电解质,在水溶液中或熔融状态下不能导电的物质,强电解质,弱电解质,解离度,弱电解质在水中只有部分解离，解离度较小，在水溶液中存在解离平衡；而强电解质在水中解离比较完全，在水溶液中不存在解离平衡。,第二节 溶液的依数性,溶液的性质,由溶质的 决定,颜色、导电性、酸碱性,取决于溶液中溶质的,称为溶液的,依数性,本性,自由粒子数,溶液的蒸气压下降 凝固点下降,沸点升高,渗透压,一、溶液的蒸气压下降,溶剂的蒸发和蒸
4、气压,饱和蒸气压：蒸发、冷凝速度相等，气相、液相达到 平衡液相上方气体的压力叫饱和蒸气压,同种液体蒸气压随温度如何变化？,不同液体蒸气压与什么有关？,若在纯溶剂中加入少量难挥发非电解质（如葡萄糖)：,纯水蒸气压 p*,溶液蒸气压 p,拉乌尔定律,思考题,一杯纯水和一杯溶液放入一个密闭的容器中会产生怎样的现象？,二、溶液的沸点升高,沸腾与沸点,pT=p外,液体沸腾,T:液体的沸点(Tb),正常沸点,液体的沸点随外界压力的变化而变化 沸腾与蒸发的区别：沸腾表面和内部同时气化；蒸发只在表面气化,水的正常沸点:100C,溶液的沸点:？100C,溶液沸点Tb升高,若在纯水中加入少量难挥发的非电解质后，会
5、产生什么现象呢？,三、溶液的凝固点下降,该物质的液相和固相 达到平衡时的温度（p液p固时的T）,溶液凝固点Tf下降,p/Pa,611,t/C,Tf 0,A,C,B,纯水,溶液,Tf=Kf b,物质的凝固点(Tf),例2,在20.40 g葡萄糖水溶液中含有葡萄糖0.40 g，测得溶液的凝固点为-0.207 oC，试计算葡萄糖的相对分子量。,解：,水(g)葡萄糖(mol)20.40-0.40=20.00 0.40/M 1000 b(B)b(B)=(1000 0.40)/(20.00 M)=20/M 因 Tf=Kf b(B)即 0.207=1.86(20/M)所以 M=180.0,四、溶液的渗透压,
6、渗透,动植物的膜组织以及人造火棉胶膜都是半透膜，其特性是溶剂分子可自由通过，而溶质分子则不能，这种现象叫做渗透。,渗透产生的条件,有半透膜 有浓度差,渗透压,阻止渗透作用发生所需施加于液面上的最小压力叫做该溶液的渗透压,反渗,1885年，vant Hoff：,五、依数性的应用,植物细胞液中溶有氨基酸、糖类物质，有一定的抗旱性,蒸气压下降,植物还有一定的耐寒性,凝固点下降,用NaCl等物质与冰混合而制成的冷冻剂,为何稀饭比水烫伤得厉害？,冬天，人们常往汽车的水箱中加入甘油 等物质，以防止水箱因水结冰而胀裂。,沸点上升,渗透压的应用,医用等渗液 口渴时一般不宜饮用含糖等成分过高的饮料。速溶咖啡和速
7、溶茶的制造（将稀溶液首先用反渗透方法变浓，再用蒸发法蒸干，生产成本会大大降低。）测定溶质的分子量 利用反渗进行海水淡化,例3,依数性的相互推导,某难挥发、非电解质水溶液的凝固点为272.15 K，计算：（1）此溶液的沸点；（2）298.15 K时此溶液的蒸气压；（3）在273.15K时此溶液的渗透压。,解：,（1）因 Tf=273.15-272.15=1.0=Kf b(B)所以 b(B)=1.0/1.86=0.538 又因 Tb=Kb b(B)所以 Tb=0.512 0.538=0.27 沸点 T=373.15+0.27=373.42 K,（2）因 p*=3.17 kPa xA=55.6/(5
8、5.6+0.538)=0.99 所以 p=p*xA=3.17 0.99=3.14 kPa（3）=b(B)RT=0.538 8.314 273.15=1220 kPa,注意：,稀溶液的依数的定量关系不适用于浓溶液和电解质溶液。,例：几种浓度为0.100 molkg-1的电解质在水溶液中的i值,A2B(或AB2)型AB型弱电解质溶液非电解质溶液,第四节 胶体,Particles of 1-100 nm size,胶体溶液(溶胶),由小分子、原子或离子聚集成较大颗粒而形成的多相体系。如Fe(OH)3溶胶和As2S3溶胶,高分子溶液,由一些高分子化合物组成的溶液。如胶水。,一、溶胶的制备,分散相粒子大
9、小 稳定剂,条件,分散法：大粒子变小 研磨法 超声波法 电弧法 胶溶法,凝聚法：小粒子变大 物理凝聚：更换溶剂 化学凝聚：利用化学反应生成难溶物,方 法,二、溶胶的性质,动力学性质-布朗（Brown）运动,胶体粒子受到液体介质分子的不同方向、不同速度的撞击后受力不均而作无规则运动。,丁达尔效应(a)和超显微镜(b)1.光源 2.显微镜 3.样品池 4.聚光镜 5.溶胶,光学性质-丁铎尔效应,光线射入分散体系时:,光的反射,粒子大于入射光的波长,粒子小于入射光的波长（d胶粒可见光）,光的散射,丁达尔现象的解释,散射光的强度,1.与4成反比（红光最弱，蓝光最强）,2.与粒子的体积有关（真溶液的粒子
10、太小，无丁铎尔现象）,1-100nm 400-700nm,电学性质(1)-电泳,颜色加深,在电场中，溶胶粒子会向某一电极方向运动。,胶粒带电的原因：从介质中选择性吸附某种离子,整个胶体溶液是否带电？,电学性质(2)-电渗,在外电场下，使溶胶粒子不动，分散剂定向移动的现象为电渗。,电 渗 示 意 图,吸附作用,分散度与比表面,把物质分散成细小微粒的程度称为分散度。比表面是指单位体积物质所具有的表面积。把一定大小的物质分割得越小，则分散度越高，比表面也越大。,固体在溶液中的吸附,吸附：一种物质自动聚集到另一种物质表面上去的过程。,具有吸附能力的物质称为吸附剂而被吸附的物质称为吸附质,正由于固体表面
11、原子受力不对称和表面结构不均匀性，它可以吸附气体或液体分子，使表面自由能下降。而且不同的部位吸附和催化的活性不同。,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,分子吸附,极性的吸附剂较易吸附极性的物质非极性的吸附剂较易吸附非极性的物质,离子吸附,固体吸附剂在强电解质溶液中对溶质离子的吸附,离子选择吸附,离子交换吸附,离子选择吸附,优先吸附与它组成有关的离子,例一：AgNO3 与 KBr制备AgBr溶胶时，KBr 过量，则AgBr固体优先吸附Br-而使固体表面带负电。,例二：AgNO3 与 KBr制备AgBr溶胶时AgNO3 过量，则AgBr固体优先吸附Ag+而使固体表面带正电。,离
12、子交换吸附,吸附某种离子的同时，将原来已存在于吸附剂表面的电荷符号相同的另一种离子等量地释放到溶液中去,浓度越大，离子价数越高，交换能力越强。例如，交换能力NaMg2Al3,价数相同时，与水化离子半径有关。例如水化离子半径：LiNaKRbCs交换能力：Li Na K Rb Cs,溶胶粒子带电原因,吸附作用,FeCl3+3H2O Fe(OH)3+3 HClFeCl3+2H2O Fe(OH)2Cl+2 HClFe(OH)2Cl FeO+Cl-+H2OmFe(OH)3(Fe(OH)3)m(Fe(OH)3)m n FeO+,AgNO3+KI（过量）（Ag I)m nI-(K+，NO3-，I-)AgNO
13、3（过量）+KI（Ag I)m nAg+(K+，NO3-，Ag+),胶体粒子对溶液中的离子产生选择性吸附使胶粒带电,电离作用,胶体粒子表面分子发生电离使胶粒带电,硅酸溶胶表面上H2SiO3分子可以电离，如H2SiO3=HSiO3-+H+或 SiO32-+2H+HSiO3-或 SiO32-留在表面而使粒子带负电荷，H+进入溶液。,三、胶团结构和电动电势,胶团结构,吸附层,扩散层,(AgI)mnI-(n-x)K+x-xK+,胶核,吸附层,扩散层,胶团,I-:电位离子 K+:反离子,胶粒,电动电势,胶粒固相表面到液体内部的电势,MN:固相界面,AB:滑动面,MA:吸附层,AC:扩散层,(1)双电层,
14、(2)E,(3),电场中，滑移面到 液体内部的电势,吸附正离子 0,吸附负离子 0,(4)的大小,反离子越多 越小,:胶粒所带的净电荷,胶体溶液中加入电解质现象如何？,四、溶胶的稳定性与聚沉,稳定性的原因,布朗运动：克服沉降作用 胶粒带电：使胶粒分开 溶剂化作用：避免碰撞 越大，越稳定,聚沉,溶胶失去稳定因素，胶粒相互碰撞，将导致颗粒合并、变大最后以沉淀形式析出,聚沉值,能使一定量的溶胶在一定时间内开始聚沉所需电解质的最低浓度，单位为 mmolL-1。,聚沉能力,是聚沉值的倒数。聚沉值越大的电解质，聚沉能力越小。,电解质的聚沉规律,价态影响 与胶粒带相反电荷的离子的价数影响 最大，价数越高，聚
15、沉能力越强。,负溶胶 As2S3：聚沉值AlCl3:MgCl2:NaCl=1:8:548。,例：,感胶离子序,负溶胶:聚沉能力是Cs+Rb+K+Na+Li+,溶胶的相互聚沉,将胶粒带相反电荷的溶胶互相混合，也会发生聚沉,例：水的净化,天然水中胶态的悬浮物大多数带负电荷（如土壤胶体、有机质胶体），而明矾在水中水解而得Al(OH)3为正溶胶，它们相互聚沉而使水净化。,五、大分子溶液及凝胶,高分子溶液,M 104,三种分散系性质的比较,盐析作用,加入大量电解质而使高分子物质从溶液中析出的过程,保护作用,在容易聚沉的溶胶中加入适量的大分子物质溶液，可以大大地增加溶胶的稳定性,敏化作用,当加入的大分子物质的量不足时，溶胶的胶粒粘附在大分子上，大分子起了一个桥梁作用，把胶粒联系在一起，使之更容易聚沉。,例3：,试分别比较MgSO4，K3Fe(CN)6 和AlCl3 三种电解质对下列两溶胶的凝聚能力及聚凝值大小。（1）0.010 molL-1AgNO3 溶液和0.020 molL-1 KCl溶液等体积混合制成的AgCl溶胶。（2）0.020 molL-1AgNO3 溶液和0.010 molL-1 KCl溶液等体积混合制成的AgCl溶胶。,
