物质状态课件

第二章物质状态2.1气体2.2固体2.3液体与溶液第二章物质状态2.1气体2.2一、理想气体与理想气体状态方程二、道尔顿分压定律与分体积定律2.1气体一、理想气体与理想气体状态方程二、道尔顿分压定律与分体积定律2.1气体气体参与了自然界的大部分反应，如：人的呼吸及新陈代谢（O2CO2）植物的光合作用（CO2O2）燃烧反应（O2参与）此外，气体参与了许多传递过程，如咖啡香味的传递等。因此，我们将气体作为化学学科的一个主要研究内容2.1气体气体参与了自然界的大部分反应，如：此外，气1.气体的性质气体的形状是可变的，具有与容器相同的体积密封的气体在外界作用力下容易被压缩，与液体、固体相比，气体的压缩率最大加热后气体体积膨胀气体很容易混合，混合后为均一的相气体的密度比液体和固体小很多1.气体的性质气体的形状是可变的，具有与容器相同的体积1-1-5气体的计量

2.理想气体假设有一种气体，它的分子只有位置而不占有体积，是一个具有质量的几何点,同时分子之间没有相互吸引力，我们称这种气体为理想气体。

理想气体是客观上不存在的理想的科学概念，实际生活中我们将高温低压条件下的气体可视为理想气体。11/22/20221-1-5气体的计量2.理想气体假

pV＝nRT

上式即为理想气体状态方程式其中：

p--气体压力(Pa或kPa)；V

--气体体积(m3或L)；T--温度(K)；

n

--物质的量(mol)；R--摩尔气体常数

3.理想气体定律pV＝nRT3.理想气体定律4.理想气体状态方程式的应用（1）计算p、V、T、n四个物理量之一。

pV＝nRT用于温度不太低，压力不太高的真实气体。（2）气体的相对分子质量(M)及气体的密度(ρ)的计算mMn=

pV＝nRT

亦可计算气体的密度ρ：mVρ=4.理想气体状态方程式的应用（1）计算p、V、T、n四个二、道尔顿分压定律与分体积定律混合气体的总压等于混合气体中各组分气体分压之和。

p=p1+p2+或p=

pi

组分气体：理想气体混合物中每一种气体叫做组分气体。分压：组分气体B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B的分压。niRTpi

=V二、道尔顿分压定律与分体积定律混合气体的总压等于混合气体中各

p1V=n1RT，p2V=n2RT，…所以（p1＋p2＋p3＋…

）V=（n1＋n2＋n3＋…）RT即p总V=n总RT

气体状态方程不仅适用于某一纯净气体,也适用于气体混合物说明:1.不发生化学反应2.必须在同一温度由上可得

令，（xi称为物质的量的分数）pi=xip总道尔顿分压定律。

p1V=n1RT，p2V=n2RT，…体积为10.0L含N2、O2、CO2的混合气体，T=30℃、p=93.3kPa,其中p(O2)=26.7kPa,CO2的含量为5.00g,试计算N2、CO2分压。例11/22/2022体积为10.0L含N2、O2、CO2的混合气体，T=30

解m(CO2)5.00gM(CO2)44.01g·mol-1n(CO2)===0.114molp(CO2)==Pa

n(CO2)RT0.114×8.314×303.15

V1.00×10-2=2.87×104Pap(N2)=p-p(O2)-p(CO2)=(9.33-2.67-2.87)×104Pa=3.79×104Pan

p9.33×104n(O2)p(O2)2.67×104===0.28611/22/2022解m(CO2)5.00gn(CO22.分体积定律分体积:

混合气体中任一气体在与混合气体处于相同温度下，保持与混合气体总压相同时所占有的体积。混合气体的总体积等于各种气体的分体积的代数和：同样可得Vi=xiV总

分体积定律

由上式和式pi

=xip总

可得称为体积分数此式表示在混合气体中，体积分数等于其压力分数。

2.分体积定律分体积:混合气体的总体积等于各3格拉罕姆气体扩散定律气体扩散定律：同温同压下某种气态物质的扩散速度与其密度的平方根成反比。应用：根据分子量计算不同气体间的扩散速度比由已知分子量和扩散速度比，计算未知气体的分子量3格拉罕姆气体扩散定律气体扩散定律：同温同压下某种气态物

解：49.9/16≈3则臭氧的分子式为O3。[例]已知氯气的相对分子质量为71，且臭氧与氯气的扩散速度的比值为1.193。试求臭氧的分子式。解：49.9/16≈3则臭氧的分子式为O3。[例][例]50mL氧气通过多孔性隔膜扩散需20秒，20mL另一种气体通过该膜扩散需9.2秒，求这种气体的相对分子质量。解：单位时间内气体扩散的体积是和扩散的速度成正比，故Mx=42[例]50mL氧气通过多孔性隔膜扩散需20秒，20mL另一、晶体和非晶体的特点二、晶体的熔化和液晶态2.2固体（自学）一、晶体和非晶体的特点二、晶体的熔化和液晶态2.2固体溶液的性质无固定的外形，没有明显的膨胀性；具有一定的体积、流动性和可掺混性；在一定温度下有一定的蒸汽压和表面张力；具有一定的沸点。2.3液体与溶液溶液的性质无固定的外形，没有明显的膨胀性；2.3液体与溶溶液气态溶液(空气)液态溶液：(酸、碱)固态溶液(合金)溶质溶剂

溶液的组成溶液：定义？（补充）

两种或两种以上的物质所形成的均匀、稳定的混合物，它是化学组成和物理性质都相同的均相系统。溶液气态溶液(空气)溶质溶液的组成溶液：定义溶液的浓度的表示方法（补充）3、物质的量浓度（摩尔浓度）2、体积分数ψB=VB/V1、质量分数混合系统中，某组分B的质量与混合物总质量之比，称为组分B的质量分数。采用百分率来表达，即再乘以100％，就是质量百分浓度。用符号ωB表示

ωB=mB/m

一升溶液中所含溶质的物质的量称为物质的量浓度，用符号c表示，单位是mol/Lc(B)=nB／V溶液的浓度的表示方法（补充）3、物质的量浓度（摩尔浓度）2、4、质量摩尔浓度（★）

定义：指1kg溶剂中所含溶质的物质的量表示为质量摩尔浓度，符号m(B)，单位为：mol/kg【例】：250克溶液中含有40克NaCl，计算此溶液的质量摩尔浓度。解：水的质量＝250-40=210（克）b(NaCl)=[40/(58.5×210)]×1000=3.26mol/kgmB=nB／mA=mB/(MB·mA)4、质量摩尔浓度（★）【例】：250克溶液中含有40克NaC一、水的相图（phasediagram）相（phase）是指体系内部物理和化学性质完全均匀的部分。相点则是表示某个相状态（如相态、组成、温度等）的点。相图即为表达多相体系的状态如何随温度、压力、组成等强度性质变化而变化的图形。水的相图是将水的蒸气压随温度的变化曲线、冰的蒸气压随温度的变化曲线、水的冰点随压力的变化曲线融合在一个图中构成的，可以根据实验绘制，如图所示。一、水的相图（phasediagram）相（phase三个单相区

在气、液、固三个单相区内，温度和压力独立地有限度地变化不会引起相的改变。三条两相平衡线

压力与温度只能改变一个，指定了压力，则温度由体系自定。水的相图是根据实验绘制的。图上有：三个单相区在气、液、固三个单相区内，温度和压力独立地OA

是气-液两相平衡线，即水的蒸气压曲线。它不能任意延长，终止于临界点。临界点（T=664K，p=2.2×107Pa)，这时气-液界面消失。高于临界温度，不能用加压的方法使气体液化。水的相图是根据实验绘制的。图上有：OA是气-液两相平衡线，即水的蒸气压曲线。它不能任意延长OB是气-固两相平衡线，即冰的升华曲线，理论上可延长至0K附近。OC是液-固两相平衡线，当C点延长至压力大于2×108Pa时，相图变得复杂，有不同结构的冰生成。OB是气-固两相平衡线，即冰的升华曲线，理论上可延长至0OD

是AO的延长线，是过冷水和水蒸气的介稳平衡线。因为在相同温度下，过冷水的蒸气压大于冰的蒸气压，所以OD线在OB线之上。过冷水处于不稳定状态，一旦有凝聚中心出现，就立即全部变成冰。OD是AO的延长线，是过冷水和水蒸气的介稳平衡线。因为在O点是三相点（triplepoint），气-液-固三相共存。三相点的温度和压力皆由体系自定。H2O的三相点温度为273.16K，压力为610.62Pa。O点是三相点（triplepoint），气-液-固三相液体的汽化方式：蒸发和沸腾1）、蒸发液体表面汽化的过程称为蒸发。2）、蒸汽压把在一定温度下，液体与其蒸汽处于动态平衡时的这种气体称为饱和蒸汽，它的压力称为饱和蒸汽压（简称蒸汽压）。注意：液体的蒸气压与液体本性和温度有关，而与液体量的多少和在液体上方的蒸气体积无关。二、液体的蒸发与凝固液体的汽化方式：蒸发和沸腾1）、蒸发二、液体的蒸发与凝固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。

依数性是指：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。

溶液的性质三、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。依数性：只与溶初始：V蒸发>V凝聚平衡：V蒸发=V凝聚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初始：V蒸发>V凝聚溶液的蒸气压下降气液两相平衡饱和蒸气压：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。两个经验规律：1、液体分子间引力越强，蒸汽压越低2、升高温度，蒸汽压增大饱和蒸气压：在一定的温度下，当蒸发的速度等于凝聚的速度，液态蒸汽压下降的原因：纯溶剂正常溶液少∴p液<p纯剂，c液越大，p液越小。p纯-p液的差值也越大。蒸汽压下降的原因：纯溶剂正常溶液少∴p液<p纯剂，c液越大，

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降低值与溶解在溶剂中溶质的摩尔分数成正比。

△p=p*－p=p*xB△p：溶液的蒸气压降低值p*：纯溶剂的蒸气压p：溶液的蒸气压xB:溶质B的摩尔分数拉乌尔定律：在一定的温度下，难挥发的非电解质稀溶液的蒸气

拉乌尔定律还可表述为：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=p*xAp：溶液的蒸气压p*：纯溶剂的蒸气压xA:溶剂A的摩尔分数拉乌尔定律还可表述为：在一定的温度下，难挥发的非电解质稀溶液的沸点上升实验证明：难挥发物质溶液的沸点总是高于纯溶剂的沸点。沸点:溶液的蒸气压（p溶液）与外压（p外压）相等时的温度称为该溶液的沸点。纯水：p外=101.3kPa，t纯水=100℃.

溶液的沸点上升实验证明：难挥发物质溶液的沸点总是高于纯沸点: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*Tbppokpa蒸气压溶剂溶液温度△p△TbB101.3kpaAB’根本原因：蒸汽压下降p溶液<p纯溶剂,溶液的沸点上拉乌尔总结出了△Tb应与mB成正比。Kb

：溶剂的沸点上升常数，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

值见教材表2-3。mb：溶质的质量摩尔浓度，mol·kg-1。△Tb=Tb-Tb*=Kb·mB拉乌尔总结出了△Tb应与mB成正比。Kb：溶剂的沸点上升

凝固点：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）溶液的凝固点下降溶液的凝固点Tf总是低于纯溶剂的凝固点Tf*

。同理，根据拉乌尔定律，可得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

值见教材表2-3。mB：溶质的质量摩尔浓度，mol·kg-1。△Tf=Tf-Tf*=Kf·mB凝固点：在一定的外压下，溶液与纯溶剂固体具有相同的蒸气溶剂的凝固点下降示意图

pº(kPa)p

0.6105B'溶液纯水A'ABC△Tf△p

TfTf*(273K)373KT溶剂的凝固点下降示意图pºB'溶液纯水A'ABC△Tf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，Π纯溶剂溶液纯溶剂溶液纯溶剂溶液半透膜半透膜半透膜溶液的渗透压（一）渗透现象扩散:物质从高浓度区域向低浓度区域的自动迁移过程。半透膜：只允许溶剂(如水)分子透过而溶质(如蔗糖)分子不能透过的多孔性薄膜（如细胞壁、肠衣）。渗透:溶剂分子透过半透膜从纯溶剂向溶液或稀溶液向浓溶液的净迁移Π纯溶纯溶纯溶半透膜半透膜半透膜溶液的渗透压（一）渗透现象渗透压：在一定的温度下，恰能阻止渗透发生所需施加的外压力，称为该溶液的渗透压。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。渗透压：在一定的温度下，恰能阻止渗透发生所需施加的外压力，称1887年,荷兰物理化学家范托夫(van´tHoffJH)得出,稀溶液的渗透压与温度、浓度的关系：cB

物质的量浓度，mol·dm-3。mB

质量摩尔浓度，mol·kg-1。R：气体常数8.315kPa·dm3·mol-1.K-1T：热力学温度（绝对温度）π=cBRT≈mBRT（溶液很稀时，

cB≈mB

）1887年,荷兰物理化学家范托夫(van´tHoffJ渗透压的应用渗透现象在动植物的生命过程中有着重要的作用，在工，农，医，化，生等方面均有重要的应用。1、医学上输液必需输等渗溶液。2、动物体内水份的输送。3、植物从土壤中吸收水份和营养（耐寒——Tf降低；耐旱——P降；吸水——π，渗透方向）。4、求算溶液的沸点、凝固点或溶质的相对分子质量。渗透压的应用渗透现象在动植物的生命过程中有着重要的作用，在工动植物细胞膜大多具有半透膜的性质，因此水分、养料在动植物体内循环都是通过渗透而实现的。植物细胞汁的渗透压可达2×103kPa，所以水由植物的根部可输送到高达数十米的顶端。人体血液平均的渗透压约为780kPa。在作静脉输液时应该使用渗透压与其相同的溶液，在医学上把这种溶液称为等渗溶液。如果静脉输液时使用非等渗溶液，就可能产生严重后果。如果输入溶液的渗透压小于血浆的渗透压(低渗溶液)，水就会通过血红细胞向细胞内渗透，致使细胞肿胀甚至破裂(溶血现象)；如果输入溶液的渗透压大于血浆的渗透压(高渗溶液)，血红细胞内的水就会通过细胞膜渗透出来，引起血红细胞的皱缩，并从悬浮状态中沉降下来(胞浆分离现象)。动植物细胞膜大多具有半透膜的性质，因此水分、养料在动植物体内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。渗透压平衡与生命过程的密切关系：盐水淡水pp>反渗透法净化水盐水淡水pp>反渗透法净故：M＝127.8(g·mol-1)【例】20℃时，取2.67g萘溶于100g苯中，测得该溶液的凝固点下降了1.07K，求萘的相对分子质量。解:苯的凝固点下降常数为5.12K·kg·mol-1

△Tf=Kf·bB故：M＝127.8(g·mol-1)【例】20℃时，取2.【例】为了防止汽车水箱中的水在266K时凝固，以无水乙醇（d=0.803g·cm-3）做防冻剂，问每升水须加若干ml乙醇？（假设溶液服从拉乌尔定律）解：已知水的凝固点为273K，Kf=1.86K·kg·mol

-1∴△Tf=273-266=7(K)又△Tf=Kf×bB故bB=△Tf/Kf=7/1.86=3.76(mol·kg-1)即每升水加3.76mol乙醇，已知M乙醇=46g·mol-1，d=0.803g·cm-3。∴应加入乙醇体积为V=3.76×46/0.803=215.6(ml)【例】为了防止汽车水箱中的水在266K时凝固，以无水乙醇（【例】已知烟草中的有害成分尼古丁的实验式是C5H7N，将496mg尼古丁溶于10.0g水中，所得溶液在105Pa下沸点100.17ºC，求尼古丁的分子式。Kb=0.51K.kg.mol-1尼古丁的相对分子质量为M，则

【解】【例】已知烟草中的有害成分尼古丁的实验式是C5H7N，将49分子式为C10H14N2分子式为C10H14N2【例】人体血的渗透压为709.275kPa,人体温度为37℃。试计算给人体输液时所用葡萄糖溶液（等渗溶液）的质量百分浓度ω葡是多少？(设葡萄糖溶液密度是1.01g·ml-1；葡萄糖的相对分子质量M为180g·mol-1)。解：∵π=c(葡)RT∴c=π/RTc(葡)=709.275/8.314×(273.15+37)=0.28mol.L-1

ω葡=c(葡)·M/1000·d=(0.28×180/1000×1.01)×100%

=5.0%【例】人体血的渗透压为709.275kPa,人体温度为37【例】海水在298K时的渗透压为1479kPa，采用反渗透法制取纯水，试确定用1000cm3的海水通过只能使水透过的半透膜，提取100cm3的纯水，所需要的最小外加压力是多少?

解：随着反渗透的进行，海水中盐的浓度增大，当得到100cm3纯水时，最终海水的渗透压π2和初始海水的渗透压π1的比值为【例】海水在298K时的渗透压为1479kPa，采用反渗透法c1=nmol／1000cm3c2＝nmol／(1000-100)cm3

因为渗透前后溶质的物质的量未减少，c1=nmol／1000cm3因为渗透前后溶质的物

如果溶质是电解质，由于溶质分子电离产生更多的粒子，增大了对溶液通性的影响，而且不同电解质其电离的粒子数(即离子数)不同，对溶液的通性的影响也不同。其中强电解质较弱电解质影响大；分子中离子较多的电解质较含离子较少的电解质影响大。强电解质溶液也有依数性，但不遵守拉乌尔定律，故不可用稀溶液依数性的公式进行计算。如果溶质是电解质，由于溶质分子电离产生更多的粒子例：将下列水溶液按沸点的高低顺序排列。(1)0.1mol·kg-1CH3COOH(2)1mol·kg-1H2SO4(3)1mol·kg-1NaCl(4)1mol·kg-1C6H12O6

(5)0.1mol·kg-1CaCl2(6)0.1mol·kg-1NaCl

(7)0.1mol·kg-1C6H12O6答案:(2)>(3)>(4)>(5)>(6)>(1)>(7)例：将下列水溶液按沸点的高低顺序排列。(1)0.1mol结论：

蒸气压下降，沸点上升，凝固点下降，渗透压都是难挥发的非电解质稀溶液的通性；它们只与溶剂的本性和溶液的浓度有关，而与溶质的本性无关。依数性小结结论：蒸气压下降，沸点上升，凝固点下降，渗透压都是难挥发的2.3.3胶体2.3.3胶体一、分散系1、概念：一种或几种物质的粒子分散到另一种物质中形成的混合物叫分散系。2、分类：分散质分散剂组成分散系溶液（分散质粒子是分子或离子）悬浊液（分散质粒子是巨大数量的固体小分子集合体）乳浊液（分散质粒子是巨大数量的液体小分子集合体）溶液与浊液的本质区别在于分散质粒子大小不同问题：上述几种分散系的本质区别是什么？一、分散系1、概念：一种或几种物质的粒子分散到另一种物质中形3、按照分散质或分散剂的聚集状态（气、液、固）来分，有几种类型？九种分散系气

液

液

固

气

固

3、按照分散质或分散剂的聚集状态（气、液、固）来分，有几种类分散质分散剂实例气气液气固气气液液液固液气固液固固固空气雾烟灰尘盐酸牛奶、酒精的水溶液糖水、油漆泡沫塑料珍珠（包藏着水的碳酸钙）有色玻璃、合金分散质分散剂实例气气液气固气气液液液固液气固分散质粒子的直径大小溶液浊液1nm100nm乳浊液悬浊液纳米1nm=10－9m胶体分散质粒子的直径大小溶液浊液1nm100nm乳浊液悬浊液纳米1、定义：分散质微粒的直径大小在1nm—100nm（10-9m–10-7m）之间的分散系叫胶体2、胶体的本质特征：分散质微粒的直径在1nm－100nm之间胶体分散质粒子可以通过滤纸。3、胶体分散质粒子特点：二、胶体1、定义：2、胶体的本质特征：胶体分散质粒子可以通过滤纸。34、胶体的分类(1)按分散剂性质不同液溶胶（溶胶）如：Fe(OH)3胶体、AgI胶体等气溶胶如：云、烟、雾等固溶胶如：有色玻璃、烟水晶等(2)按胶粒（分散质粒子）不同粒子胶体：胶粒由许多小分子聚积而成如：Fe(OH)3胶体分子胶体：胶粒为单个的大分子如：淀粉溶液、蛋白质溶液等4、胶体的分类(1)按分散剂性质不同液溶胶（溶胶）如：Fe烟雾气溶胶烟雾气溶胶牛奶豆浆液溶胶牛奶豆浆液溶胶合金有色玻璃固溶胶合金有色玻璃固溶胶5、浊液、溶液、胶体三种分散系的区别：分散系分散质粒子大小主要特征能否透过滤纸举例溶液胶体浊液＞100nm＜1nm1~100nm不稳定，不均一稳定，均一较稳定，均一泥浆水NaCl溶液豆浆、牛奶墨水、血液能不能能5、浊液、溶液、胶体三种分散系的区别：分散系分散质粒子大小主三、溶胶的制备1.分散法：用适当的手段使大块物质在有稳定剂存在下分散成胶体粒子般大小。研磨法：用特殊的胶体磨，将粗颗粒研细。超声波法：用超声波所产生的能量来进行分散。电弧法：此法可制取金属溶胶，它实际包括了分散和凝聚两个过程，即在放电时金属原子因高温而蒸发，随即被溶液冷却而凝聚。胶溶法：使暂时凝聚起来的分散相又重新分散开来。许多新鲜的沉淀经洗涤除去过多的电解质后，再加入少量的稳定剂，则又可制成溶胶。三、溶胶的制备1.分散法：用适当的手段使大块物质在有稳定剂2.凝聚法物理凝聚法：利用适当的物理过程使某些物质凝聚成胶粒般大小的粒子。例如，将汞蒸气通入冷水中就可得到汞溶胶。化学凝聚法：使能生成难溶物质的反应在适当的条件下进行。反应条件必须选择恰当，使凝聚过程达到一定的阶段即行停止，所得到的产物恰好处于胶体状态。2H3AsO3(亚砷酸溶液)+3H2S(气体，通入)=As2S3(溶胶)+6H2OFeCl3+3H2O=Fe(OH)3(溶胶)+3HCl(加热至沸腾，水解反应)2AuCl3+3HCHO+3H2O=2Au(溶胶)+6HCl+3HCOOH(加热，氧化还原反应)2.凝聚法物理凝聚法：利用适当的物理过程使某些物质凝聚成胶胶体的性质光学性质动力学性质电学性质四、胶体的性质胶体的性质光学性质动力学性质电学性质四、胶体的性质1、动力学性质

布朗运动示意图（1）布朗运动1827年，英国植物学家布朗用显微镜观察悬浮在水中的花粉时，发现花粉颗粒不断作不规则运动，这种现象称为布朗运动。布朗运动是质点扩散的微观模型。1、动力学性质布朗运动示意图（1）布朗运动18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。分散剂分子对分散质粒子的不断撞击。液体分子对溶胶粒子的撞击胶粒因布朗运动而具有一定的扩散作用。布朗运动产生的原因：液体分子对溶胶粒子的撞击胶粒因布朗运（2）扩散溶胶的分散相粒子由于布朗运动，将自动的从高浓度处缓缓地移动到低浓度处，这种现象称为扩散。（3）沉降溶胶在放置过程中，在重力作用下分散相粒子下沉的现象称为沉降。

溶胶粒子由于本身的重力作用而会沉降，而布朗运动会使胶粒由下部向上部扩散，因而在一定程度上抵消了由于溶胶粒子的重力作用而引起的沉降，使溶胶具有一定的动力学稳定性。（2）扩散（3）沉降溶胶粒子由于本身的重力作用而会沉2、光学性质（丁铎尔效应）Fe(OH)3胶体丁铎尔效应示意图光源凸透镜光锥光学原理：强光照到分散质粒子上，若粒子直径大于入射光波长，则发生反射或折射。若粒子直径小于入射光波，则发生散射。

溶胶中分散质粒子直径：1～100nm可见光波长：400～700nm

2、光学性质（丁铎尔效应）Fe(OH)3胶体丁铎尔效应示意图产生丁达尔现象的原因胶体分散质微粒直径小于入射光波长，发生光的散射，每个微粒好像一个发光体。无数发光体散射结果就形成了光的通路：丁达尔现象。溶液分散质微粒太小，入射光发生衍射，散射很微弱，观察不到丁达尔现象。悬浊液分散质微粒太大，大于入射光波长很多倍，发生光的反射而无散射，故光线不能通过。产生丁达尔现象的原因胶体分散质微粒直径小于入射光波长，发生光在真溶液中，溶质颗粒太小（<10-9m）,光的散射极弱，看不到丁铎尔效应。阳光从狭缝射进室内形成光柱也是丁铎尔效应。丁铎尔效应是鉴别溶胶和小分子溶液较为简便的方法。在真溶液中，溶质颗粒太小（<10-9m）,光的散射极弱，看3、溶胶的电学性质（Ⅰ）电动现象：在外电场的作用下，分散相和分散介质发生相对位移的现象称为胶体的电动现象。电动现象分为电泳和电渗。3、溶胶的电学性质（Ⅰ）电动现象：电动现象分为电泳和电渗。电泳管中:Fe(OH)3溶胶向负极移动，说明Fe(OH)3溶胶中分散质粒子带正电荷。若装入黄色的As2S3溶胶向正极移动，As2S3溶胶中分散质带负电荷。

电泳管示意图直流电A：电泳电泳管中:电泳管示意图直流电A：电泳电泳：在电场中，分散质粒子作定向移动，称为电泳。胶粒带正电荷称为正溶胶,一般金属氢氧化物的溶胶即为正溶胶。胶粒带负电荷称为负溶胶,如：土壤、硫化物、硅酸、金、银、硫等溶胶。电泳：胶粒带正电荷称为正溶胶,一般金属氢氧化物电泳时，不仅胶粒向一电极移动，与此同时与胶粒对应带相反电荷的离子向另一电极移动。胶体微粒的移动说明胶粒是带电的，且有正负之分。胶粒带正电，则向直流电源负极（阴）移动；胶粒带负电，则向直流电源正极（阳）移动；由于胶体溶液是电中性的，所以，胶粒带正电荷（或负电荷），则分散介质必带负电荷（或正电荷）。电泳时，不仅胶粒向一电极移动，与此同时与胶粒对应带相反电B：电渗：胶粒设法固定不动，分散剂在电场中作定向移动的现象称为电渗。正极+负极

—多孔性固体电渗管示意图电泳是介质不动，胶粒运动。B：电渗：胶粒设法固定不动，分散剂在电场中作定向移动的现象称（Ⅱ）、胶体粒子带电的主要原因：（1）电离作用（2）吸附作用

固体吸附剂优先选择吸附与它组成相关的离子，或者能够在固体表面上形成难电离或难溶解物质的离子。“相似相吸原理”H2SiO3SiO32-+2H+例如：在硅胶溶胶中，由于分散相粒子表面上的硅胶分子在水分子的作用下可以发生如下解离H+扩散至介质中，而SiO32-留在胶核表面，使胶粒表面带负电荷，生成负溶胶。（Ⅱ）、胶体粒子带电的主要原因：（1）电离作用（2）吸附作用例如：Fe(OH)3胶体粒子很容易吸附与它结构相似的FeO+离子，而带正电荷。[Fe(OH)3]m·nFeO+FeCl3+3H2O=Fe(OH)3+3HClFe(OH)3+HCl=FeOCl+2H2OFeOCl=FeO++Cl-例如：Fe(OH)3胶体粒子很容易吸附与它结构（III）胶团结构

以AgI为例：AgNO3+KI=AgI+KNO3当AgNO3过量时，分散质带正电荷，胶团结构如下：[（AgI)m•nAg+•(n-x)NO3-]x+•xNO3-

胶核电位离子反离子反离子吸附层扩散层

胶粒胶团（III）胶团结构以AgI为例：[（第二章物质状态课件Fe(OH)3溶胶：{[Fe(OH)3]m•nFeO+•(n-x)Cl-}x+•xCl-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+Fe(OH)3溶胶：胶粒带电，胶团不带电制备AgCl溶胶：AgNO3+KCl=AgCl+KNO3当AgNO3过量时，溶液中有Ag+、NO3-、K+，分散质AgCl优先吸附Ag+而带正电荷。Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+分散质AgCl由于溶液中存在的Ag+和Cl-都是胶体的组成离子，它们都有可能被吸附，若制备过程中：注意：因制备溶胶的条件不同，可使胶体粒子带不同的电荷。制备AgCl溶胶：AgNO3+KCl=AgCKCl过量时，溶液中有过量的K+、Cl-、NO3-，溶胶粒子优先吸附Cl-而带负电荷。Cl--Cl--Cl--Cl--Cl--Cl--Cl--Cl--Cl--Cl--Cl--Cl--Cl--Cl--Cl--Cl--Cl--分散质AgCl若是等物质的量进行反应，则不能形成溶胶。KCl过量时，溶液中有过量的K+、Cl-例：制备AgI溶胶时，三支烧杯盛有25mL，0.016mol·dm－3的AgNO3溶液，分别加入0.005moL·dm－3的NaI溶液60mL，80mL和100mL．1)三种不同加入量的烧杯中各有什么现象?2)写出生成溶胶的胶团结构。3)溶胶中加入直流电压，胶体粒子如何运动?例：制备AgI溶胶时，三支烧杯盛有25mL，答：1)由题给数据计算得出，第一只烧杯中AgNO3过量，第二只烧杯中AgNO3与NaI物质的量相等，第三只烧杯中NaI过量。因此第一只烧杯和第三只烧杯生成AgI溶胶，第二只烧杯生成AgI沉淀。2)第一只烧杯中溶胶胶团结构为[(AgI)m•nI-

•(n-x)Na+]x-•xNa+

[(AgI)m•nAg+•(n-x)NO3-

]x＋•xNO3-

3）第三只烧杯中溶胶胶团结构为答：1)由题给数据计算得出，第一只烧杯中AgNO3过量，第二六、胶体的稳定性和聚沉一、胶体的稳定性

(1)动力学稳定性：布朗运动使胶粒不沉降。

(2)溶剂化作用：使胶粒和反离子周围形成溶剂化膜。

(3)聚集稳定性：溶胶能稳定存在的最重要的原因是胶粒之间存在静电排斥力，而阻止胶粒的聚沉。六、胶体的稳定性和聚沉二、溶胶的聚沉定义：分散质粒子合并变大，最后从分散剂中分离出来的过程称为聚沉或凝结。溶胶聚沉后外观呈现浑浊。

1、加入电解质；（研究最多应用最广）

2、加入带相反电荷的胶体；

3、长时间加热。

促使胶体聚沉的方法有：二、溶胶的聚沉1、加入电解