溶液和胶体课件

第二章溶液和胶体 2 1 溶液的组成标度 浓度 稀性 溶液依数 2 2 稀溶液的依数性 2 3 胶体溶液 2 1 溶液的组成标度 浓度 1 B的物质的量浓度CB nB V mol L 2 溶质B的质量摩尔浓度bB nB mAmol kg3 B的物质的量分数xB nB n4 B的质量分数wB mB m 2 2稀溶液依数性 只与溶质的粒子数目有关 而与溶质的本性无关 首先讨论溶质是难挥发的非电解质的稀溶液 蒸气压下降 沸点上升 凝固点下降 渗透压 1 溶液的蒸气压下降一定温度下 任何纯液体的饱和蒸气压都是一个定值 实验证明 某些溶液的蒸气压比纯溶剂的蒸气压低 这种现象叫做溶液的蒸气压下降 为什么溶液的蒸气压下降了呢 蒸气压下降 原因有两方面 溶质与溶剂形成溶剂化分子 束缚了溶剂分子 表面上纯溶剂分子数减少 单位时间内逸出页面的溶剂分子数相应减少 溶液的蒸气压下降的规律是什么呢 拉乌尔定律稀溶液的蒸气压等于同温度下纯溶剂的蒸气压乘以溶剂的物质量分数 p pA xA p pA pA xA pA 1 xA pA xBxB 稀溶液中nB nA xB nB nA p pA nBMA mA pA MAbB p KpbB式中 Kp为蒸气压下降常数 它的大小只与溶剂本性有关 溶液的蒸气压下降对植物的抗旱性有重要意义 溶液的沸点升高和凝固点下降 当某一液体 纯物质 的蒸气压等于外界压力时 该液体即沸腾 此时的温度称沸点 水101 325kPa 100 同样条件下 糖水却不开 而且溶液浓度愈大 沸点愈大 溶液的凝固点是在一定外压下 溶液中溶剂的蒸气压和纯固态溶剂的蒸气压相等 固态 液态共存时的温度 纯水结冰时 茶水不结冰 冬天麦苗不结冰 难道麦苗里没有水吗 解释见下页沸点升高和凝固点下降规律是什么 解释沸点升高和凝固点下降 101 3250 611TfTb水和溶液的蒸气压曲线 溶液的沸点升高和凝固点下降 b KbbB与质量摩尔浓度成正比 f KfbB与溶质的本性无关常见的Kb和Kf见表 凝固点下降可应用于制冷剂和防冻剂 在农业上解释植物的抗寒性 在化学上的应用 测定溶质的摩尔质量 例题 将0 115g奎宁溶于1 36g樟脑中 所得的溶液其凝固点为169 6 求奎宁的摩尔质量 解 f KfbBbB nB mA f KfmB mAMB f 451 55 169 6 273 15 8 80Kf 37 70mB 0 115gmA 1 36 10 3kg解得MB 363g mol 1 溶液的渗透压 现实生活当中 大家都知道 庄稼要上化肥 那为什么施肥多了 庄稼会被烧死呢 1 渗透作用和渗透压半透膜 只允许溶剂通过 而不允许溶质通过 渗透 溶剂分子从一个液相通过半透膜 向另一个液相扩散的过程 半透膜溶剂溶液渗透现象 溶液的渗透压 渗透压 为阻止渗透作用发生所需施加于液面上的最小压力 产生渗透的条件 半透膜 浓度差一定温度下 溶液的渗透压与溶液的浓度和温度有关 CBRT 范特荷甫定律对于稀溶液 CBRT bBRT2 渗透应用解释许多农业现象 及一些动物生理现象 施肥过多 植物被 烧死 盐碱地不长庄稼 肌肉注射 海水淡化 利用渗透压的公式 也可测定物质的摩尔质量 大分子 溶液的渗透压 溶液的渗透压测摩尔质量 25 时 1L溶液中含5 00g蛋清蛋白溶液 其渗透压为3 04 102Pa 求蛋清蛋白摩尔质量 解 CBRT mBRT MVM mBRT V 5 00 8 314 298 3 04 102 1 0 10 3 40750 g mol 1 依数性小节 1 稀溶液的依数性都是溶质引起的 产生溶剂化作用 造成蒸气压下降 沸点上升 凝固点下降 渗透压 2 与溶质的数目有关 与溶质本身性质无关 3 适用于难挥发的非电解质稀溶液 对于凝固点下降适用于非电解质稀溶液 浓溶液不行 因浓度大 溶质与溶质本身也有相互作用 比较 0 1mol kg 1C6H12O6和0 1mol kg 1NaCl的凝固点kf 1 86 计算 f KfbB 1 86 0 1两者一致实测 C6H12O6溶液与计算结果一致NaCl溶液 f 0 347实测值 理论值 因NaCl是电解质 电解质稀溶液 一 电解质稀溶液依数性 只与溶质数目多少有关 与溶质本身性质无关 p T b T f p Tb Tf i0 1mol kg 1NaCl Na Cl 完全电离 理论上应是0 1 0 1 0 2 但1 i 2 而i 2 1 87 为什么 MgCl2 Mg2 2Cl 2 i 3 电解质稀溶液 二 强电解质溶液理论简介 强电解质在水中完全电离 由于 离子氛 离子对 的存在使每个离子不能发挥其作用 提出有效浓度即活度 的概念 C 为活度系数 比较 0 1mol kg 1Na2SO4 NaCl HAc C6H12O6的蒸气压 沸点 凝固点 渗透压 蒸气压下降 沸点升高 凝固点下降 2 3胶体溶液 胶体是一种特殊的状态 自然界中普遍存在 如土壤中存在胶体 动植物体内存在胶体 2 3 1分散系定义 把一种物质或几种物质分散在另一种物质中所形成的体系 粘土 水中 泥浆 水 空气 云雾 2 3 2分散系的分类 按分散质颗粒大小不同 分三类 九类 按聚集状态分类 2 3 3表面吸附 胶体是高度分散的多相体系 有很大的表面积 具有吸附作用 吸附 一种物质的分子自动聚集在另一种物质界面上的过程 具有吸附能力的物质 吸附剂被吸附的物质 吸附质如活性炭吸附色素 吸附分子吸附 相似相吸 离子吸附 离子交换吸附离子选择吸附分析色素 糖 水体系加入活性炭乙醇 苯溶液加入硅胶 离子交换吸附 吸附剂吸附某离子的同时 本身将等量的同符号的另一种离子释放到溶液中去 吸附剂的交换能力与溶液中离子的浓度有关 离子浓度 交换能力 离子价数 交换能力 离子价数相同 水化半径 交换能力 水化半径 交换能力 土壤中 植物根系 细胞中都具有离子交换能力 当向土壤中施入 NH4 2SO4 NH4 进入土壤 但植物需要养分时 就分泌出酸性物质 HA 粘土 NH4 HA 粘土 H NH4 A 土壤的交换能力与土壤的好坏有很大关系 2 离子选择吸附 优先选择吸附与其结构相关的离子 AgNO3 KBr 过量 AgBr KNO3 反之AgNO3 过量 KBr AgBr KNO3 2 3 4胶团结构 吸附正离子 带正电吸附负离子 带负电 FeCl3滴到煮沸的水中 Fe OH 3吸附形成溶胶 FeO 电位离子Cl 反离子 Fe OH 3 m nFeO n x Cl x xCl 2 3 5溶胶的一般性质 胶体分散体系是高度分散的多相体系 溶胶的一般性质 1 光学性质 丁达尔现象光 分散质粒子胶粒 1 100nm 小于入射光 可见光 的波长 400 780nm 所以光入溶胶时 将产生散射 即丁达尔现象 它是溶胶特有的光学现象 粒子 入射光波长 反射粒子 入射光波长 散射 2 动力学性质利用超显微镜可以观察到溶胶中分散质的颗粒在不断地作无规则的运动 布朗运动布朗运动是介于宏观离子和微观粒子之间的粒子特有的运动 布朗运动 导致它具有扩散性 自发地从浓度大的地方向浓度小地方的扩散 溶胶重力下沉 上稀下浓 布朗运动在一定程度上抵制下沉 所以溶胶具有动力学稳定性 3 电学性质电泳 在电场中分散质粒子在分散剂中定向移动的现象 电渗 溶胶粒子不动而分散剂在电场作用下定向移动的现象 下面以Fe OH 3溶胶讨论 电场中负极深 正极浅 说明Fe OH 3溶胶粒子向负极移动 带正电 Fe OH 3是正溶胶 正极高 负极低 溶剂通过半透膜向正极移动 Fe OH 3 m nFeO n x Cl x xCl As2S3溶胶 As2S3 m nHS n x H x xH AgNO3与过量kI AgI m nI n x k x xk 2 3 6溶胶的稳定性和聚沉 1 溶胶的稳定性稳定的原因 胶粒带电 相同电荷 同性相斥 溶剂化作用 正离子 反离子都是水化离子 形成水化膜 2 溶胶的聚沉溶胶的稳定性是相对的 有条件的 暂时的 不稳定的聚结体 才是实质 聚沉 凝结 表面能很大 自然规律向能量降低方向进行 聚结 合并 下沉 向豆浆中加卤水 MgCl2 或石膏 CaSO4 豆浆凝结成豆腐 影响聚沉的因素 电解质加入电解质 溶胶聚沉 加入电解质 反离子增多 进入吸附层 电动电位 破坏了胶粒的带电性 同时 电解质有溶剂化作用 破坏了水化膜而聚沉