奥赛辅导溶液

竞赛要求:分散系、胶体、溶解度、亨利定律、稀溶液通性、溶液浓度、溶剂（包括混合溶剂）。第2讲

溶液第一节

溶液一、分散系的基本概念及分类二、溶液组分含量的表示方法三、

稀溶液的依数性四、分配定律一、分散系的基本概念及分类分散系:一种或几种物质以细小的粒子分散在另一种物质中所形成的体系称分散系。分散质:被分散的物质称分散质，分散剂:把分散质分开的物质称分散剂。按分散质和分散剂的状态不同把分散系分为九种。按照分散质粒子的大小，常把分散系分为三类。表3-1分散系铵分散质粒子的大小分类分散系类型分散质粒子直径

/nm分散质主要性质实例分散系分散质分散剂分子分散系（溶液）＜1小分子、离子或原子均相*，稳定，扩散快，颗粒能透过半透膜糖水糖水胶体分散系高分子溶液1~100大分子均相，稳定扩散慢，颗粒不能透过半透膜血液蛋白质水溶胶1~100分子的小聚集体多相，较稳定，扩散慢，颗粒不能透过半透膜[Fe(OH)3]胶体[Fe(OH)3]n水粗分散系（浊液）＞100分子的大聚集体多相，不稳定，扩散很慢，颗粒不能透过半透膜泥水泥土水*在体系中物理性质和化学性质完全相同的一部分称相。二、溶液组分含量的表示方法1、物质的量浓度

c==2、质量物质的量浓度又叫“质量摩尔浓度”用1kg溶剂A中所含溶质B的物质的量表示的浓度称为质量摩尔浓度，用bB

表示，单位为mol·kg-1，即：

bB

==二、溶液组分含量的表示方法3.摩尔分数某物质的物质的量分数的简称。4.质量分数溶质B的质量(mB)与溶液质量(m)之比。三、

稀溶液的依数性煮沸的鸡汤很烫？冰镇可乐很爽？施肥过多会使作物枯萎？海鱼不能生活在淡水中？溶液的性质与溶质本性有关：酸碱性、颜色、体积等与溶液浓度有关：蒸气压、沸点、凝固点、渗透压等本节内容只和非电解质的稀溶液的性质有关。当溶液非常稀时，1L溶液≈1Kg，此时，认为c≈bB。三、

稀溶液的依数性稀溶液的依数性：

溶液的性质中只与溶质的浓度有关，而与溶质的本性无关的那些性质称为稀溶液的依数性。依数性包括：蒸气压下降、沸点升高、凝固点下降及渗透压等。三、

稀溶液的依数性（一）

、溶液的蒸气压下降——拉乌尔定律蒸发凝结（液化）

Vaporphaseliquid1）饱和蒸气压蒸发；凝聚；饱和蒸气：水的蒸发与凝聚达到动态平衡时恒定浓度的水蒸气；饱和蒸气压p：该温度下液体的饱和蒸气的压力,PaorkPa，简称蒸气压；每种固体或液体，温度一定，饱和蒸气压是定值；固体也可以蒸发，但蒸气压很小。饱和蒸气压的性质

a.与液体的本质有关;b.与液体的量以及液面上空的体积无关;c.相同温度下，若液体分子间的引力强，液体分子难以逸出液面，p低；反之p就高;d.同一液体，T高，p大；T低，p小。2）溶液的蒸气压下降稀溶液蒸气压下降的实验注：-----水分子；-------蔗糖分子(a)纯水(p0)(b)蔗糖溶液(p)溶液蒸气压下降与浓度之间的定量关系拉乌尔定律，Raoultlaw(F.M.Raoult,1887，France)

p=p0xAp0——某温度时纯溶剂的蒸气压p——同温度下稀溶液上面溶剂的蒸气压，即溶液的蒸气压xA——溶液中溶剂的摩尔分数。由于溶质的物质的量分数xB

与xA之和应等于1，因此p=p0·xA

式可作如下变换：p=p0

（1–xB

）p0–p=p0·xB

p=p0·xB对于稀溶液而言，nA﹥﹥nB，nA+nB≈nA

，

△p=p0

·用质量摩尔度bB

表示，上式变为：△p≈p0

·=

K·bB

式中K=p·M/1000，M是溶剂的摩尔质量。bB

293K时水的饱和蒸气压为2.38kPa,将6.840g蔗糖溶于100.0g水中，求蔗糖溶液的质量摩尔浓度和蒸气压。解：蔗糖的摩尔质量为342.0g·mol-1，质量摩尔浓度为xA=100g18.02g·mol-1100g18.02g·mol-1+0.0200mol=5.549mol(5.549+0.0200)mol=0.9964水的摩尔分数为蒸气压为：p=p0·xA=2.338kPa×0.9964=2.330kPaExamples（二）、溶液的沸点升高（1）液体的沸点，boiling-point,Tb

液体的蒸气压随温度升高而升高，当蒸气压与外界大气压相等时，液体开始沸腾（表面和内部同时气化的现象）。

液体的沸点指其蒸气压与外界大气压相同时的温度。

液体的正常沸点是指外压为101.3kPa时的沸点。（2）溶液的沸点升高(Tb)

溶液沸点升高的根本原因是溶液的蒸气压下降2水溶液的蒸气压曲线1纯水的蒸气压曲线溶液的沸点升高含难挥发溶质的溶液的沸点比纯溶剂的沸点高Tb

＝Tb(溶液沸点)－Tb0(溶剂沸点)

难挥发非电解质稀溶液的沸点升高Tb和溶液的质量摩尔浓度成正比，而与溶质的本性无关。Kb—摩尔沸点升高常数，K·kg·mol-1，只与溶剂的本性有关△T

=Kb·bB沸点升高可用来计算难挥发电解质的摩尔质量。葡萄糖1.09g溶于20.0g水中所得溶液的沸点升高了0.156K，求葡萄糖的摩尔质量。解Examples将数据带入，得在医药中的应用：减压蒸馏：降低蒸发温度，避免破坏；热压灭菌：适用于热稳定性好的药品，提高水蒸气温度，缩短灭菌时间。……（三）、溶液的凝固点下降1.液体的凝固点，freezing-point，Tf

在凝固点，固体和液体平衡共存，两相的蒸气压相等。溶液的凝固点是溶液中水的蒸气压与冰的蒸气压相等时的温度。水冰273温度(K)蒸气压(KPa)

若物质的固液两相蒸气压不等，则蒸气压大的相将向蒸气压小的相转变。2.凝固点降低，Tf

12273温度(K)蒸气压(KPa)冰的蒸气压曲线水的蒸气压曲线溶液浓度越高，其凝固点越低ΔTf33.水溶液的蒸气压曲线曲线1，3交汇处p冰＝p溶液，

冰水共存Tf凝固点

TfKf

—摩尔凝固点下降常数,K·kg·mol-1

，只与溶剂本性有关凝固点降低的程度只取决于溶液中溶质质点的多少，而与溶质的本性无关。利用凝固点下降原理测定未知物质的摩尔质量较广泛：相同溶剂的凝固点下降常数比沸点升高常数大，实验误差较小；凝固点时，溶液中有晶体析出，易观察；△Tf的测定可精确到0.0001℃；不会引起溶质挥发导致浓度改变；可用于易挥发和难挥发的非电解质溶液，生物样品。MBExamples将0.638g尿素溶解于250g水中，测得此溶液的凝固点降低值为0.079K，试求尿素的相对分子质量。解：水的Kf=1.86K·kg·mol-1，因为

（四）、溶液的渗透压，osmoticpressure1

渗透现象与渗透压扩散现象：

纯溶剂和溶液或不同浓度的溶液互相接触，一段时间后，由于分子的运动会成为均匀浓度的溶液。纯水在纯水中加入少许蔗糖渗透现象：通过半透膜发生的表面上单方向扩散的现象。水分子会穿过半透膜从水多的一方渗透到水少的一方。葡萄糖分子水分子半透膜糖水H2O水分子蔗糖分子v左>v右v右v左由渗透产生一定的静压力，促使水分子向两边渗透的速率趋于相等，最终溶液与纯溶剂的液面差达到一定高度，不再改变。溶剂透过半透膜进入溶液的趋向取决于溶液浓度的大小，溶液浓度大，渗透趋向大。由此产生的净压力称为渗透压，以符号∏表示。h溶液的渗透压，∏：

为了阻止纯溶剂向溶液方向渗透，必须在溶液一方额外施加一个适当的压力。溶剂溶液πB反渗透现象：若额外施加的压力大于

∏

，则溶液中的溶剂将向纯溶剂方向渗透。用于从海水中快速提取淡水和废水治理中除去有毒有害物质。产生渗透现象的必要条件：①半透膜；②膜两侧单位体积内溶剂分子数不相等。渗透特点：稀溶液→浓溶液溶剂分子迁移，缩小浓度差渗透产生原因：溶液的蒸气压下降，即纯溶剂蒸气压高，存在净转移趋势。（2）Vant’tHoff定律

非电解质稀溶液的渗透压与温度、浓度的关系，与理想气体定律完全符合。——范特霍甫（Vant’tHoff，荷兰，1886）1901，第一个诺贝尔化学奖Π—溶液的渗透压,

kPa；V—溶液的体积,L；n—

溶质的物质的量，mol；R—

摩尔气体常数，8.314J·mol-1·K-1

T—

温度，K；C—

溶液的物质的量的浓度，mol·L-1

ΠV＝nRTΠ＝cRT

Conclusion:

在一定体积和温度下，非电解质稀溶液的渗透压和溶液中所含溶质的物质的量成正比，而与溶质的本性无关。很稀的溶液：c≈bB，对稀溶液而言，质量摩尔浓度和物质的量的浓度相等，因此上式可转化为：【例】人血浆在272.44K结冰，求体温310K时血浆的渗透压。解：水的凝固点为273K，故血浆的凝固点下降Tf为：根据公式Tf=273–272.44=0.56（K）得【例】

276.15K时，某血红蛋白水溶液的渗透压为344.3Pa，其浓度为10.0g·L-1，求血红蛋白的相对分子量。解：渗透压力在医学上的意义2.配制等渗、高渗和低渗溶液医学上以血浆的渗透压力为标准：渗透浓度<280mmol·L-1------低渗溶液渗透浓度＝280-320mmol/L---等渗溶液渗透浓度>320mmol·L-1-----高渗溶液1.测定蛋白质等高分子化合物的相对分子质量。活学活用－－海洋盐差发电2.海水的平均盐度为３．５％，每条江河入海处的海水渗透压可以相当于２４０米高的水位落差。3.位于亚洲西部的死海，渗透压可以达到上百个大气压，流入死海的约旦河，每注入死海１立方米河水，理论上的发电功率就可以达到２．７万千瓦。4.以色列洛布，他设计出压力延滞渗透能转换装置，效果满意。5.美国俄勒冈大学研制出一种新型的渗透压式盐差能发电系统。6.全世界海洋内储藏的盐差能总输出功率可以达到３５亿千瓦。1.原理：利用不同浓度的海水在半透膜下产生渗透压四、分配定律：

在一定温度下，一种溶质分配在互不相溶的两种溶剂中的浓度比值是一个常数，这个规律就称为分配定律，其数学表达式为：

式中K为分配系数；c

为该溶质在溶剂α中的浓度；c

为该溶质在溶剂

β中的浓度。应用：萃取分离萃取百分率:物质被萃取到有机相中的比率。

E=×100%

解：K==m1=mo()第二次萃取后：

K=m2=m1()=mo()2

式中K为分配系数；cw

为溶质A在水溶液中的浓度，co

为溶质A在萃取溶剂中的浓度。【例】设有Vw(mL)溶液内含有被萃取物质mo(g)，每次用Vo(mL)溶剂萃取，n次后，水相中剩余被萃取物质的质量mn为多少克？【例4】有每毫升含碘1mg的水溶液10mL，若用6mLCCl4一次萃取此水溶液中的碘，问水溶液中剩余多少碘？若将6mLCCl4分成三次萃取，每次用2mLCCl4，最后水溶液中剩余多少碘？哪个方法好？（已知K为85）解：溶液中碘的含量为：m=1×10=10mg用6mLCCl4一次萃取后水相中碘的剩余量为：ma=m·=10·≈0.19mg若每次萃取用2mLCCl4（相当于水相体积的

进行三次萃取，则水相中碘的剩余量应为：ma

（3）==m()3=10()3≈0.0017mg显然后一种方法比前一种方法的萃取效果要好，后者碘在水相中的剩余量为前者的

。少量多次第二节

胶体

胶体是分散质粒子的平均直径d~1-100nm的分散体系。胶体溶液又称溶胶。溶胶是高度分散的多相体系,具有热力学不稳定性(具有很高的表面能)。一、溶胶的制备条件：分散质粒子大小(1-100nm)合适；加入稳定剂使胶粒保持分散不聚沉；制备的方法：分散法：把较大的物质颗粒变为胶体粒子。用机械研磨法、超声波法等使沉淀由于溶剂的作用重新“溶解”成胶体溶液）。许多新鲜的沉淀经过洗涤除去过多的电解质，再加少量的稳

定剂，则得到溶胶。

Fe(OH)3(新鲜沉淀)FeCl3Fe(OH)3(溶胶)凝聚法：使分子或离子聚结成胶粒。将真溶液进行某种处理，即可得到溶胶。如将FeCl3稀溶液滴入沸水中就形成Fe(OH)3溶胶；在AgNO3

稀溶液中，滴加KI溶液，即可形成AgI溶胶；如水解反应：

FeCl3+3H2OFe(OH)3(溶胶)+3HCl

二、胶团结构

高度分散的小固体颗粒在水介质中有极大的表面自由能，因此它力图吸附一部分离子以降低它的表面自由能。吸附离子后使颗粒表面带电。带有相同电性的胶体粒子彼此有排斥性，这是增进溶胶稳定性的一个重要因素。如AgI

溶胶的胶团结构：胶体中胶粒的双电层的结构：在AgNO3溶液中加入少量的KI溶液得到的胶体粒子带正电荷。胶体粒子可滑动面{[AgI]mnAg+·(n-x)NO3－}x+┊xNO3－胶核胶团胶核胶粒胶团胶团的图示式：吸附层扩散层

胶体粒子带电，这些电荷来源于胶核从水溶液中选择性地吸附某种离子，但整个溶液是电中性的，即还有等量的反离子存在。

反离子在溶液中受到两个方向相反的作用：即一方面受胶核的吸引有靠近胶核的趋势，另一方面本身的热运动使其有远离胶核的趋势。于是一部分反离子被吸附在胶核表面形成吸附层，剩余的反离子则松散地分布在胶粒外面，形成扩散层。

上图所示的AgI

的胶粒带有负电荷，这种带负电荷的溶胶称为负溶胶。溶胶的正负性与制备过程有关。

若AgI

溶胶的制备刚好反过来，即将KI溶液滴入AgNO3溶液中，此时原溶液中Ag+是大量的，(AgI)m将主要吸附Ag+，其胶团结构如下图所示，此时AgI溶胶成为正溶胶。又如氢氧化铁胶体（胶团）的结构｛[Fe(OH)3]m·nFeO+·(n-x)·Cl-]x+·Clx-｝胶核胶粒胶团吸附层扩散层

许多Fe(OH)3

分子聚集成胶核[Fe(OH)3]m，选择性吸附与它组成相类似的FeO+

而带正电荷；而[AgI]m

胶核则选择性优先吸附I-

而带负电荷(如果AgNO3过量，则优先吸附Ag+

而带正电荷)。因此胶核有选择性吸附与其组成相类似的离子的倾向。

三、溶胶的性质1、溶胶的稳定性----相对性

溶胶是在稳定剂存在时才能稳定存在的系统。从胶团的结构可以看出溶胶相对稳定的主要原因：

a)胶粒带电：带有相同电荷，静电排斥而不聚沉；

b)溶剂化作用：吸附层中离子的水化作用，使胶粒被水包围，也会阻止胶粒间的相互接触（近）或碰撞而聚沉。

2、溶胶的聚沉-----绝对性

溶胶系统具有很大的表面积，总是有聚集成更大颗粒的倾向，当颗粒大到一定程度时就要沉淀或聚沉。聚沉可以由各种原因引起，如加热、加入电解质等。1）电解质的聚沉作用溶胶对电解质很敏感，加入很少量的电解质就可以引起溶胶的聚沉。

随着电解质的加入，更多的反离子进入吸附层，扩散层和水化层变薄，溶胶稳定性下降。聚沉值：衡量电解质对溶胶的聚沉能力，指在一定条件下使溶胶发生聚沉所需电解质的最低浓度，单位mmol.L-1

聚沉值主要取决于电解质中与胶粒带相反电荷的离子的价态，离子的种类对此影响不大。①一般说来：与胶粒所带电荷相反的离子价态越高，聚沉能力越强，即聚沉值越小。如异号电荷离子价态为1,2,3时，聚沉值的比例约为100:1.6:0.14②杰略金-维尔魏溶液稳定性理论：正常电解质的聚沉值与价数的六次方成反比。③对负溶胶来说，一价金属离子的聚沉能力

Cs+>Rb+>K+>Na+>Li+

对正溶胶来说，聚沉能力Cl->Br->NO3->I-④两种与胶粒带相反电荷的离子对溶胶的聚沉作用有时候具有加和性，有时候是相互对抗的（如Li+和

Mg2+对As2S3溶胶的聚沉）。2）加热

胶粒处于不停的布朗运动中，温度升高，布朗运动加剧，增加了胶粒相互碰撞的机会而聚沉；3）溶胶的相互聚沉现象

将带相反电荷的溶胶混合，由于异性相吸，互相中和电性而发生聚沉。但实验结果表明，两种溶胶仅以某一比例混合时才发生完全聚沉，把极少量的一种溶胶加入另一种溶胶中并不发生聚沉。明矾净化水的作用就是明矾中带正电荷的Al(OH)3

溶胶与水中带负电的胶态悬浮物相互聚沉而使水得到净化。3、动力性质——布朗运动（Brown）

大量分子的无规则运动叫做分子的热运动。分子热运动的基本特征是分子的永恒运动和频繁的相互碰撞。

分子热运动具有混乱性和无序性。

产生原因：胶粒自身的热运动；颗粒间的相互碰撞而运动。4、溶胶的电学性质

由于胶粒带电，在外电场作用下产生移动的现象。1）电泳：胶粒在分散介质中的移动现象2）电渗：用特殊仪器可以观察到胶粒移动的同时，分散介质将向与胶粒移动相反的电极方向移动，这种分散介质的移动称为电渗。

胶团或胶体溶液是电中性的，而胶粒是带电荷的。胶粒是在溶胶中独立运动的单位。当通过直流电时，胶团在吸附层和扩散层之间发生分裂，胶核和吸附层组成的胶粒向与其所带电荷相反的电极方向移动，如氢氧化铁胶粒向负极移动，而扩散层中的反离子则向正极移动。这就是电泳的本质。

许多重要的生物分子，如氨基酸、多肽、蛋白质、核苷酸、核酸等都具有可电离基团，它们在某个特定的pH值下可以带正电或负电，在电场的作用下，这些带电分子会向着与其所带电荷极性相反的电极方向移动。电泳技术就是利用在电场的作用下，由于待分离样品中各种分子带电性质以及分子本身大小、形状等性质的差异，使带电分子产生不同的迁移速度，从而对样品进行分离、鉴定或提纯的技术。5、溶胶的光学性质——丁达尔效应（Tyndall）

当一束强光透过胶体时，在入射光的垂直方向可以看到一条光亮的通路，称为丁达尔效应。光线照射到分散体系时，只有一部分光能够通过，其余部分则被吸收、散射或反射。

光的吸收主要取决于体系的化学组成，而散射和反射则取决于体系的分散程度。

如果粒子大于入射光波长很多倍，则主要发生光的反射，如粗分散体系；如果粒子小于入射光波长，则