无机化学基础知识

第一篇无机化学基础知识

第一章溶液和胶体学习目标：1、了解分散系的分类及主要特征。2、掌握溶液浓度的各种表示方法。3、联系农业实际掌握稀溶液的依数性及应用。4、掌握胶体溶液的结构及其性质。主要知识点分散系浓度稀溶液的依数性胶体溶液分散系定义：一种或几种物质的微小粒子分散在另一物质中组成的系统叫做分散系。被分散的物质叫做分散质；起分散作用的物质，也就是分散质周围的介质则叫做分散剂。分散系的分类类型分散质微粒大小（nm）特性粗分散系>100不能穿过滤纸胶体分散系1~100能穿过滤纸分子、离子分散系<1能穿过滤纸和半透膜分散系的分类分子、离子分散系胶体分散系粗分散系低分子溶液（分散质是小分子）高分子溶液(分散质是大分子)胶体溶液(分散质是分子的小集合体)浊液（分散质是分子的大集合体）最稳定很稳定稳定不稳定电子显微镜不可见超显微镜可观察其存在一般显微镜可见能透过半透膜能透过滤纸,不能透过半透膜不能透过滤纸单相体系多相体系分散体系按分散质和分散剂的聚集态分类分散质分散剂实例名称气气混合气体（空气）液气云雾固气烟尘气液泡沫、汽水液液牛奶、农药乳浊液固液泥浆溶胶、墨水气固泡沫塑料液固珍珠、肉冻固固合金、有色玻璃溶液组成的表示方法浓度：一定量溶液（或溶剂）中所含溶质的量。常用：

物质的量浓度

质量摩尔浓度

质量分数

质量浓度物质的量浓度CB溶质B的物质的量除以溶液的总体积。溶质B的物质的量mol溶液的体积L物质的量浓度mol/L

物质的量nB：单位：摩尔mol物质的质量g摩尔质量g/mol物质的量mol物质的量浓度CB：

思考：0.4克氢氧化钠溶于水配成100ml溶液，所得溶液的物质的量浓度是多少？溶质B的物质的量与溶剂的质量之比。设某溶液由溶剂A和溶质B组成，则溶质B的质量摩尔浓度为：质量摩尔浓度bB溶质B的物质的量mol溶剂A的质量Kg质量摩尔浓度mol·Kg－1☆质量摩尔分数bB不受温度变化的影响思考：1.0gNaCl溶于9.0g水中，所得溶液的质量摩尔浓度是多少？质量分数

B

溶质B的质量与混合物质量之比。

溶质B的质量g混合物的质量g思考：将10gNaCl溶于100g水中配成溶液，计算所得溶液中NaCl的质量分数。

物质的量浓度CB和质量分数B的关系：单位：g/ml或g/cm3思考：P21-5思考：质量浓度ρB溶质B的质量除以溶液的总体积。

溶质B的质量g

溶液的总体积L质量浓度g/L思考：尽管表示浓度的形式多样，其实都是表示溶液中各组分的相对量的关系。()关于物质的量浓度，叙述正确的是()。

A、每升溶液中所含溶质的质量

B、每升溶液中所含溶质的物质的量

C、每升水中所含溶质的质量

D、每升水中所含溶质的物质的量稀溶液的依数性溶液的某些性质与溶液中溶质的本性有关，例如溶液的颜色、体积的变化、溶液的密度、导电性等等。所有的溶液又都具有一些共同的性质（即通性），例如溶液蒸气压下降（p）、沸点上升（tb）、凝固点下降（tf）以及产生渗透压等。这些性质与溶液中溶质的浓度有关，而与溶质的本性无关。溶液的这些共同性质称为依数性。稀溶液的依数性：溶液的蒸气压下降溶液的沸点升高溶液的凝固点下降溶液的渗透压溶液的蒸气压下降什么叫溶液的蒸气压？液体的气化：蒸发蒸发:

液体表面的气化现象叫蒸发（evaporation)。敞口容器分子的动能：红色：大黑色：中蓝色：低液体的气化：蒸发蒸发:密闭容器蒸发凝结

“动态平衡”恒温分子的动能：红色：大黑色：中蓝色：低饱和蒸气压：与液相处于动态平衡的这种气体叫饱和蒸气，它的压力叫饱和蒸气压，简称蒸气压P

。饱和蒸气压的特点：1.温度恒定时，为定值；2.气液共存时，不受量的变化；3.不同的物质有不同的数值。饱和蒸气压的特点：1、一定温度下，每种液体的饱和蒸气压是固定的。如：20℃时，水的饱和蒸气压为2.33KPa，酒精为5.85KPa。2、液体的饱和蒸气压随温度升高而增大。温度℃020406080100120蒸气压KPa0.612.337.3719.9247.34101.33202.65溶液的蒸气压下降

(相对于纯溶剂)纯溶剂（纯水）溶液（糖水）结论：在一定温度下，每种液体的饱和蒸气压是一个定值。实验证明，如果在某一液体中溶解了少量难挥发的溶质（如蔗糖）后，溶液的蒸气压便下降。因此，在同一温度下溶液的蒸气压总是低于纯溶剂的蒸气压。原因：1、溶剂化分子的束缚2、溶剂化分子占据一定的表面思考：纯水浓溶液空杯稀溶液充分放置后一组数据：实验测定25C时，水的饱和蒸气压:

p(H2O)=3167.7Pa；

0.5mol·kg-1

糖水的蒸气压则为:

p(H2O)=3135.7Pa；

1.0mol·kg-1

糖水的蒸气压为:

p(H2O)=3107.7Pa。结论：

溶液的蒸气压比纯溶剂低，溶液浓度越大，蒸气压下降越多。

蒸气压下降的实例：

植物的抗旱性

植物的抗旱性与溶液的蒸气压下降有关，当外界气温偏离正常值（升高）时，有机体细胞内糖类水解增强，从而增大了细胞汁液的浓度，使细胞液的蒸气压下降，致使水分蒸发减慢，这样，植物在较高温度下能够保持必要的水分，表现出一定的抗旱性。

溶液的沸点(boilingpoint)升高沸点：

液体的沸点是指其蒸气压等于外界大气压力时的温度。结论：溶液的沸点总是高于纯溶剂的沸点。为什么？溶液的沸点(boilingpoint)升高

溶液沸点升高的根本原因是溶液的蒸气压下降。而溶液蒸气压下降的程度与溶液的浓度成正比，而与溶质的本性无关，因此溶液的沸点上升也与溶液的浓度成正比。溶液的凝固点(freezingpoint)下降凝固点：在标准状况下，纯液体蒸气压和它的固相蒸气压相等时的温度为该液体的凝固点。溶液蒸气压总是低于纯溶剂的蒸气压，溶液凝固点会下降。溶液的凝固点(freezingpoint)下降

溶液凝固点下降的根本原因也是溶液的蒸气压下降。而溶液蒸气压下降的程度与溶液的浓度成正比，而与溶质的本性无关，因此溶液的凝固点下降也与溶液的浓度成正比。凝固点下降的实例：

植物的抗寒性

植物的抗寒性与溶液的凝固点下降有关，当外界气温偏离正常值（降低）时，有机体细胞内糖类水解增强，从而增大了细胞汁液的浓度，浓度越大，凝固点下降越多，从而使植物细胞液在0℃左右不至于冰冻，表现出一定的抗寒性。思考：

一密闭容器内有一杯纯水和一杯糖水，如果外界条件不改变，久置后这两个杯中()。A、照旧保持不变B、糖水一半转移到纯水杯中C、纯水一半转移到糖水杯中D、纯水几乎都能转移到糖水杯中思考：

将冰块分别放在273K的纯水和食盐水中，可以看到，放在（）中的冰块先融化A、纯水B、食盐水C、不分先后D、不好判断思考：

气候变冷时，植物会自动调节细胞液的浓度，使凝固点降低，细胞液浓度将()。A、增大B、减小C、不变D、都不是溶液的渗透压(Osmoticpressure)渗透现象：

扩散现象半透膜渗透现象扩散现象在烧杯中装满清水，然后将一滴红墨水轻轻滴入清水中。开始时，红墨水和清水间的界线分明，但是它们逐渐就会混合均匀，变成一杯淡红色的水。

不同的物质在接触时，彼此进入对方的现象，叫做扩散现象。也即由于粒子（原子、分子或分子集团）的热运动自发地产生物质迁移现象。半透膜

只允许某种混合气体或溶液中的某一种物质（小分子）透过而不允许另一种物质（较大的分子）透过的薄膜，叫做半透膜。例如，动物的肠衣，只允许水分子通过，而不允许糖的分子透过。渗透现象

在一定温度下用一个只能使溶剂透过而不能使溶质透过的半透膜把纯溶剂与溶液隔开，溶剂就会通过半透膜渗透到溶液中使溶液液面上升，直到溶液液面升到一定高度达到平衡状态，渗透才停止。溶液的渗透压纯水糖水液面上升半透膜液面下降施加压力渗透现象发生的条件

1.半透膜的存在

2.半透膜两侧的溶液浓度不相等，即膜两侧的溶液存在着浓度差渗透的结果：缩小膜两侧的浓度差。渗透方向：溶剂（水）分子从纯溶剂向溶液渗透或从稀溶液向浓溶液中渗透渗透现象产生的原因

单位体积内水中的水分子数目大于溶液中的水分子数目，在单位时间内，由水通过半透膜进入糖水溶液中的水分子比由糖水溶液进入水中的水分子多，致使液面升高。渗透平衡随着溶液液面的升高，静水压增加，溶液中的溶剂分子透过半透膜进入纯溶剂中的速度加快，当单位时间内半透膜两侧透过的溶剂分子数相等时，液面不再升高，此时体系达到了渗透平衡。渗透压：如果用半透膜将溶液与纯溶剂隔开，并在溶液液面上施加一定的压力（h），若能恰好阻止渗透现象的产生，该压力即为渗透压。用符号“”表示单位为kPa定义：渗透压定律实验证明：

a.在一定温度下，溶液的渗透压与它的浓度成正比。

C

b.在一定浓度下，溶液的渗透压与绝对温度成正比。

T溶液的渗透压与温度、浓度的关系：

＝CBRT式中－溶液的渗透压kPa

CB－溶液浓度mol/L

T－绝对温度K(273.15＋t℃)

R－气体常数为8.314J.mol-1.K-1此式就是非电解质稀溶液的范特荷甫渗透压公式－－溶液渗透压与溶液中溶质的浓度和温度成正比，而与溶质的本性无关，故渗透压也是溶液的依数性质。＝CRT的重要意义在一定温度下，溶液的渗透压与溶液的浓度成正比，即与溶液中溶质的数目成正比，而与溶质的本性无关不论溶质微粒是小分子或大分子，只要溶液中溶质粒子的数目相等，则渗透压就相同等渗、高渗和低渗溶液渗透压相等的溶液称为等渗溶液对于渗透压不相等的两种溶液，相对来说，其中渗透压较高的称为高渗溶液，渗透压较低的称为低渗溶液。反向渗透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；反渗透技术（RO）Back渗透压应用实例：

植物的生长发育

植物的生长发育与土壤溶液的渗透压有关，植物的细胞膜多具有半透膜的性能，当土壤溶液的渗透压低于植物细胞液的渗透压时，植物能不断从土壤中吸收水分和养分进行正常的生长发育。思考：施肥过多会如何？思考：施肥过多，引起农作物凋萎，其原因是由于渗透压（）。A、土壤溶液的渗透压小于空气中的大气压B、土壤溶液小于植物细胞液C、土壤溶液等于植物细胞液D、土壤溶液大于植物细胞液思考：淡水鱼与海鱼不能交换生活环境，因为淡水与海水的()｡A、pH值不同B、密度不同C、渗透压不同D、溶解氧不同作业：用稀溶液的依数性解释下列问题：1、为什么在冰冻的田上撒些草木灰，冰较易融化？2、为什么海水较河水难结冰？3、施肥过多，为什么会引起作物枯萎？胶体溶液

由颗粒直径在10-9—10-7m的分散质组成的体系为胶体分散系。胶体分散系是高度分散的多相体系，分为：胶体溶液，又称溶胶－－固体分散在液体中而形成的多相分散系高分子溶液－－由高分子化合物所组成的溶液表面吸附

液体内部分子所受的力可以彼此抵销，但表面分子受到液体内部分子的拉力大，受到气相分子的拉力小，所以表面分子受到被拉入液体的作用力。

这种作用力使表面分子比内部分子具有更高的能量，这部分能量称为表面能。任何物质的表面所具有的把其它物质吸向自已的本领叫做吸附作用。胶体的吸附作用表面能表面积越大，表面能越高，体系越不稳定。溶胶是一个具有很大表面积的体系，具有较高的表面能。表面吸附

溶胶粒子为了减小其表面能，会吸附体系中的其它离子，使自己能在体系中稳定存在。溶液中的吸附分子吸附：吸附剂对非电解质及弱电解质的吸附离子吸附：吸附剂对强电解质的吸附Ag+NO3－离子吸附的一般规律

离子选择性吸附：吸附剂从电解质溶液中选择吸附某种离子的现象一般固体吸附剂优先吸附与它组成有关离子。AgI离子交换吸附：当固体吸附剂从溶液中吸附与其组成不相关的某种离子时，根据吸附平衡方程式，置换出另一种符号相同的离子到溶液中，这现象称为离子交换吸附。进行离子交换的吸附剂叫做交换剂。离子交换树脂离子吸附的一般规律与土壤中养分的保持和释放密切相关胶体的结构胶粒的结构比较复杂，先有一定量的难溶物分子聚结形成胶粒的中心，称为胶核；

胶粒的结构然后胶核（具有很大的表面能）选择性的吸附溶液中的一种离子（电位离子）；由于正、负电荷相吸，形成反离子的包围圈，其中一部分反离子与其吸引得很牢固，它们和所有的电位离子一起称为吸附层或固定层；另一部分与固相结合不牢固的反离子称为扩散层。[(胶核)·

电位离子

·反离子]·反离子

吸附层扩散层（带电荷）

胶粒（带电荷）

胶团（电中性）胶团的结构AgI溶胶:(KI过量）[(AgI)m

·

nI-

·(n-x)K＋]x_

·xK＋

胶核电位离子反离子反离子

吸附层

胶粒

扩散层

胶团胶团的结构[(AgI)m

·

nI-

·(n-x)K＋]x_

·xK＋

胶核胶粒胶团Fe(OH)3胶体结构胶核胶粒胶团离子情况：FeO＋：电位离子

Cl-：反离子带电情况：胶核：不带电胶粒：正电胶团：电中性胶体的性质（1）光学性质－－Tyndall现象（2）动力学性质－－

Brown运动（3）电学性质－－电泳、电渗Tyndall现象（效应）

Tyndall效应实际上已成为判别溶胶与分子溶液的最简便的方法。

1869年Tyndall发现，若令一束会聚光通过溶胶，从侧面（即与光束垂直的方向）可以看到一个发光的圆锥体，这就是Tyndall现象（效应）。其他分散体系也会产生一点散射光，但远不如溶胶显著。（2）动力学性质－－Brown运动1827年植物学家布朗（Brown)用显微镜观察到悬浮在液面上的花粉粉末不断地作不规则的运动。

后来又发现许多其它物质如煤、化石、金属等的粉末也都有类似的现象。人们称微粒的这种运动为布朗运动。

但在很长的一段时间里，这种现象的本质没有得到阐明。Brown运动(Brownianmotion)1903年发明了超显微镜，为研究布朗运动提供了物质条件。用超显微镜可以观察到溶胶粒子不断地作不规则“之”字形的运动，从而能够测出在一定时间内粒子的平均位移。

通过大量观察，得出结论：粒子越小，布朗运动越激烈。其运动激烈的程度不随时间而改变，但随温度的升高而增加。Brown运动的本质（3）电学性质－－电泳电泳：在外电场的作用下，分散系颗粒在分散剂中的定向移动现象：阴极处溶胶液面上升，阳极处溶胶液面下降电渗电渗：溶胶通过多孔性物质，胶粒被吸附而固定不动，在外加电场作用下，分散剂将通过多孔性固体物质作定向移动，这种现象称为电渗。

胶体的透析淀粉胶体100ml+食盐溶液5ml蒸馏水半透膜袋数分钟后取出烧杯中水+AgNO3+碘I2？？白色沉淀无蓝色溶胶稳定性和凝聚作用胶粒具有双电层结构而带电（有一定的ξ电位），使粒子间产生静电斥力。同时，胶粒表面水化，具有弹性水膜，它们也起斥力作用，从而阻止粒于间的聚结。溶胶的稳定性（1）动力稳定性－具有强烈的Brown运动

（2）聚结稳定性溶胶的凝聚

当溶胶的动力学稳定性和聚结稳定性遭到破坏，胶粒就会相互碰撞凝结变大，最后同分散剂分离而沉淀出来－－凝聚（聚沉）使胶体凝聚的方法：