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1、在生命的起源和发展中的化学进化阶段和生物化学进化阶段之间，有一个分子自组织过程或分子自组织进化阶段。M.Eigen,2.开放体系的熵变,(1)熵产生和熵流,体系iS,能量和物质的交换 eS,熵产生(iS)：,由于体系内部的不可逆的物理或化学变化而引起的体系的熵变。,熵流(eS),由于体系和环境之间进行的物质和能量的交换而引起体系的熵变,在隔离系统中:,结论,在任何体系中,熵产生永远不会减少。,如果,结论,在封闭或开放体系中，只要有足够大的负熵流，则体系的S可以是负值，即体系可以自发地从无序走向有序。,3.耗散结构理论：(Prigogine,1968),一个开放体系在远离平衡态的非线性区域时，一
2、旦体系的某一个参量达到一定的阈值后，通过涨落的放大可以使体系发生突变，从无序走向有序，产生自组织现象-耗散结构,第7章 溶液和相平衡Chapter 7 Solution and Phase Equilibria,7.1 溶液的形成和分类 Formation and classification of solutions,一种或几种物质分散在另一种物质之中所组成的系统称为分散系统(Dispersed system),分散系统,均相分散系统(homogeneous)溶液,多相分散系统(heterogeneous system),胶体,粗分散系统,两种或两种以上的物质以分子形态相互混合成均匀的分散体
3、系称为溶液(solution),一般在溶液中含量最多的一种物质称为溶剂(solvent)，其余的物质称为溶质(solute),溶液,气态溶液(气体混合物）,液态溶液,固态溶液(固溶体),若固体或气体溶于液体而形成溶液，则一般将固体或气体称为溶质，而将液体称为溶剂。,溶液,电解质溶液(electrolyte solution),非电解质溶液(non-electrolyte solution),溶解过程是一个特殊的物理-化学过程，常伴随着能量、体积、颜色等变化,7.2 溶液组成的表示方法,1、物质B的摩尔分数 Mole fraction of substance B（或称为物质B的物质的量分数),
4、2、物质B的质量分数（或质量百分数）Mass fraction of substance B,或,3、溶质B的浓度（溶质B的物质的量浓度）Concentration of solute B,V:溶液的体积单位：mol.m-3(mol.dm-3,mol.L-1),4、溶质B的质量摩尔浓度 molality of solute B,mA:溶剂的质量单位：mol.kg-1,7.3 溶解度(Solubility),1、溶解平衡（Solution Equilibria),在一定的条件下，溶液中的溶质与纯溶质处于相平衡(即溶液中溶质的量不再发生变化），称为达到溶解平衡。,溶解平衡也是一种动态平衡,达到溶解
5、平衡的溶液称为饱和溶液(Saturated solution)饱和溶液中溶质的浓度称为在此条件下溶质在此溶剂中的 溶解度(solubility),对给定的溶剂来说，某溶质的溶解度与溶剂与溶质分子之间的相互作用，温度、压力及溶液中其他溶质的性质等因素有关。,2、相似溶解原理(The like dissolves like rule),结构、极性越相近的物质越容易相互溶解,3、溶解度与温度的关系,solHm:摩尔溶解焓(molar enthalpy of solution),当溶解度不太大时：,气体的溶解过程是放热过程，所以其溶解度随温度升高而降低,固体和液体的溶解度随温度的变化取决于溶解过程是吸
6、热还是放热。,重结晶(Fractional crystallization),利用不同的固体溶质在同一温度下溶解度不同的性质，可利用结晶的方法将其分离而得到某一种纯物质。,4、气体的溶解度与压力的关系,一般来说，固体与液体的溶解度随压力的变化不大，常可忽略其影响。而气体的溶解度则受压力影响较大。,Henrys Law,pB:溶液上方气体B的压力xB、cB、bB:气体的溶解度Kx,Kc,Kb:亨利常数（与溶 剂、溶质的性质 及温度有关）,Henry定律适用于含有非电解质溶质的稀溶液,5、表面活性剂的增溶作用,加入少量就能显著降低液体表面张力的物质称为表面活性剂(Surface Active Ag
7、ent),表面活性剂的结构：含有8个以上碳原子的双亲基团。,例：十二烷基磺酸钠 C12H25SO3Na,C12H25,SO3-,憎水基团(亲油基团）,亲水基团,油,6、过饱和现象,7.4 非电解溶液的依数性 Colligative Properties of nonelectrolyte Solutions,1、蒸汽压下降(Vapor pressure lowering),实验表明：当液体中加入非挥发性溶质时，溶液的蒸汽压要低于纯溶剂的蒸汽压。,甘露醇(B)-水(A)溶液的蒸汽压下降值(293K),103 xB p=(pA*-pA)/Pa1.769 4.0935.307 12.298.817
8、20.4812.34 28.8315.80 37.23,p/xB(Pa)2314 2316 2323 2336 2356,P*(H2O,293K)=2338Pa,在含有非挥发性非电解质的稀溶液中，蒸汽压的降低值只与溶剂的性质和溶质的浓度有关，而与溶质的性质无关。-依数性,Raoults Law（1886）,在稀薄溶液上方的平衡气相中,溶剂的蒸汽压等于该温度下纯溶剂的蒸汽压与它在溶液中的摩尔分数的乘积。,pA*:在溶液所处的温度下,纯溶剂的蒸汽压,适用于含有非电解质溶质(挥发或不挥发的）的稀溶液。,2、沸点升高(Boiling Point Elevation),实验和理论都证明：含有非挥发性非电
9、解质溶质的稀溶液，其沸点 Tb 要高于纯溶剂的沸点 Tb*。其升高值正比于溶质的质量摩尔浓度。,bB:溶质B的质量摩尔浓度Kb:沸点升高常数。只与溶剂的性质有关而 与溶质的性质与数量无关,3、凝固点降低(Freezing Point Repression),当溶液凝固时，若首先析出的是纯溶剂的固体，则溶液的凝固点 T f 低于纯溶剂的凝固点 Tf*。,在含有电解质溶质的稀溶液中,凝固点的降低值正比于溶质的质量摩尔浓度。,Kf:凝固点下降常数，只与溶剂的性质有关，而与溶质的性质及数量无关。,4、渗透现象与渗透压(Osmosis and Osmotic pressure),1748年，法国物理学家
10、J.A.Nollet首次发现渗透现象,1830年，法国生物学家R.J.Henri Dutrochet第一次对渗透现象进行半定量研究，并将渗透现象命名为osmosis,1867年，德国生物化学家M.Traube制出了真正的半透膜,1877年，德国植物学家W.Pfeffer对蔗糖的渗透压进行了广泛的定量测定测定,1884年，荷兰植物学家H.M.de Vries研究了植物的渗透现象,Solvent A,Solution,h(）,Osmosis:The solvent enters automatically solutionthrough semi-permeable membrane.,Osmot
11、ic pressure（）:The additional pressure above solution at osmotic equilibrium.,Vant Hoffs equation,5、依数性的应用：,(1)测定溶质的分子量,For bB=0.001 mol.kg-1 aqueous solution,at 298K p=5.7 10-2 Pa=4.2 10-2 mmHg Tf=1.86 10-3 K Tb=5.2 10-4 K=2478 Pa=18.6 mmHg,(2)反渗透技术,(3)膜分离技术,6、电解质溶液的依数性和电离学说,对稀的电解质溶液,i：Vant Hoff 系数,
12、Arrhenius 电离学说（1887）,当电解质溶于水时便自动地部分离解成 正、负离子。,(2)在电解质溶液中，离子与未电解的电解质 分子间存在着电离平衡。,(3)电解质溶液的导电是由离子在电场作用下 的定向迁移和在电极上的反应而形成的。其导电能力取决于单位体积溶液中离子所 带电荷的数量,Arrhenius 由于电离理论而获1903年Nobel 化学奖,1、理想溶液(Ideal solution).,人们从实验中发现，一些结构、性质相近的液体组成的混合物，在全部浓度范围内都遵守或近似遵守Raoult定律。,例如：水-重水 同位素化合物 d-樟脑-l-樟脑 光学异构体 邻、对、间二甲苯 结构异
13、构体 苯-甲苯 甲醇-乙醇,紧邻同系物,7.5 二组分溶液的气液平衡 Vapor liquid euilibria of two component solution,任一组分在全部浓度范围内都遵守Raoult定律的溶液液称为理想溶液。,p,pA*,pB*,A B,xB,pA=pA*xA,pB=pB*xB,2、理想溶液的气液平衡相图,(1)p-x 图,p,A xB B,x0,y0,p,A xB B,气相线：表示气相组成 与系统 压力的关系,液相线：表示液相组成和系统压力的关系,G,p3,G,p2,L,p1,L,L+G,G,p1,p2,p3,p,A xB B,p0,T1T2T3,T,A xB B
14、,T1T2T3,Tb,B,Tb,A,p=p0,(2)T x图,T,A xB B,L,p0,T1,p0,T2,G,p0,T3,L,Td,Tb,L,L+G,G,Tb:液体开始沸腾的温度-泡点(bubble point),Td:气体开始冷凝的温度-露点（dew point),露点线(气相线),泡点线(液相线),L,G,T,A xB B,B,A,(3)精馏(Distillation),3.实际溶液的相图,A xB B,p,T=C,(1)与理想溶液偏差不大,p,A xB B,LG,L+G,G L,L+G,T,A xB B,p,A xB B,G,L,T,A xB B,G,L,(2)与理想溶液偏差较大,第8
15、章 酸碱平衡Chapter 8 Acid Base Equilibria,8.1 酸碱质子理论 Proton theory of acid-base(Bronsted Lowry,1923),1、酸、碱的定义,凡是能够提供质子(H+)的分子或离子称为酸 凡是能够接受质子（即与质子结合）的分子或离子称为碱,HA H+A-,HA:酸（质子给予体 proton donor)A-:碱（质子接受体 proton acceptor),A-称为HA 的共轭碱，HA称为A-的共轭酸 HA、A-称为共轭酸碱对(Conjugate pair of acid-base),HCl H+Cl-HAc H+Ac-NH 4+H+NH3HCO3-H+CO32-Al(H2O)63+H+Al(OH)(H2O)52+,复习：4.4,8.1 阅读：Chemistry 15.1,15.2Chemical Principle 10.1,10.2作业：4.13,4.21,8.1,8.2 Chemistry 12.60,预习：8.2-8.6,
