普通化学-溶液和胶体

2023/9/2第六章溶液和胶体1第六章

溶液和胶体主讲：李琼芳2023/9/2第六章溶液和胶体2教学目标1.了解均相分散系、多相分散系的概念2.熟练掌握各种溶液组成标度的意义3.掌握稀溶液的通性和有关计算及应用4.了解表面能、选择性吸附规律5.了解溶胶的基本性质6.了解表面活性物质和乳浊液的基本知识第六章溶液和胶体2023/9/2第六章溶液和胶体3分散系分散质（分散相）分散剂（分散介质）均相非均相2023/9/2第六章溶液和胶体4共九种表-12023/9/2第六章溶液和胶体5溶液1nm=10-9m表-2按分散质粒子大小分类的各种分散系2023/9/2第六章溶液和胶体6第一节

溶液的组成标度一、物质的量浓度二、质量物质的量(摩尔)浓度三、物质的量(摩尔)分数（浓度）四、质量分数（浓度）2023/9/2第六章溶液和胶体7

溶液的组成标度

根据SI规定，使用物质的量单位“mol”时，要指明物质的基本单元。基本单元可以是任意指定的分子、离子等或其组合。如：n(KMnO4)=1moln(H2+O2)=1moln(硫酸)=0.50mol物质的量浓度单位为：

mol·L-12023/9/2第六章溶液和胶体8

由于物质的质量不受温度的影响，所以，溶液的质量物质的量浓度与温度无关。cB与

bB有何不同，各有什么优缺点？质量物质的量浓度单位为：

mol·Kg-12023/9/2第六章溶液和胶体9对于多组分体系，物质的量分数(浓度)2023/9/2第六章溶液和胶体10

几种溶液组成标度之间的关系质量分数2023/9/2第六章溶液和胶体11稀溶液水溶液2023/9/2第六章溶液和胶体12第二节

稀溶液的依数性

一、溶液的蒸气压下降二、溶液的沸点升高三、溶液的凝固点下降四、溶液的渗透压2023/9/2第六章溶液和胶体13第二节稀溶液的依数性一、溶液蒸气压下降饱和蒸气压：一定温度下，纯溶剂蒸发为气态及气态凝聚为液态的速率相等时，液体和它的蒸气处于平衡状态，此时蒸气所具有的压力。溶剂蒸发蒸气凝聚2023/9/2第六章溶液和胶体14

若在纯溶剂中加入少量非挥发性溶质，则单位表面的溶剂分子数目减少，挥发出的溶剂分子数目相应减少，平衡时溶液的蒸气压也将减少。单位表面积中分子数目的示意图xA=1xA=0.9溶剂分子溶质分子2023/9/2第六章溶液和胶体15拉乌尔(Roult)定律：在一定温度下，难挥发非电解质稀溶液的蒸气压等于纯溶剂的饱和蒸气压与溶液中溶剂的物质的量分数浓度的乘积。p=p*xA若为双组分系统，由于xA+xB=1则：p=p*xA=p*

（1-xB）=p*-p*xB

p=p*-p=p*xB

蒸气压下降值只与溶质的物质的量分数浓度成正比。2023/9/2第六章溶液和胶体16

p=p*-p=p*xB

p*为纯溶剂的蒸汽压P为溶液的蒸汽压xB为溶质的摩尔分数2023/9/2第六章溶液和胶体17

p=p*xB

2023/9/2第六章溶液和胶体18Tb=Tb-Tb

=KbbB沸点：液体的蒸气压等于外界压力时的温度。纯溶剂溶液P/压力T/温度P外P溶液Tb*

Tb二、溶液沸点升高

2023/9/2第六章溶液和胶体19Tb=Tb-Tb

=KbbBTb为难挥发电解质稀溶液沸点升高值，单位为K。Kb为溶剂的沸点升高常数，单位为K·Kg·

mol-1

根据拉乌尔(Roult)定律，难挥发非电解质稀溶液的沸点升高与溶液的质量物质的量浓度成正比。它的数学表达式为：2023/9/2第六章溶液和胶体20

常压下，纯液体与其固体相达成平衡时的温度就是该液体的正常凝固点，此时固相溶剂的蒸气压与液相溶剂蒸气压相等。纯溶剂溶液P/压力T/温度PA

PATf

TfPA`PA

（l）=PA

（s）

三、溶液的凝固点下降Tf=Tf

-Tf=KfbB

2023/9/2第六章溶液和胶体21根据拉乌尔(Roult)定律，难挥发非电解质稀溶液的凝固点下降与溶液的质量物质的量浓度成正比。它的数学表达式为：Tf=Tf

-Tf=KfbB

Tf为难挥发电解质稀溶液凝固点下降值，单位为K。Kf为溶剂的凝固点下降常数，单位为K·Kg·

mol-1

2023/9/2第六章溶液和胶体22例溶解2.76g甘油于200g水中，测得凝固点为-0.279℃，求甘油的相对分子量。解：Tf=KfbB

解得：M甘油=92g·mol-12023/9/2第六章溶液和胶体23凝固点下降原理具有很大的实用价值。冰与盐混合温度可低到-22.4°CCaCl2.2H2O与冰与盐混合温度可低到-55°C2023/9/2第六章溶液和胶体24四、溶液渗透压2023/9/2第六章溶液和胶体25pp溶剂溶液半透膜pp+

溶剂溶液半透膜溶液溶液图-溶液的渗透压2023/9/2第六章溶液和胶体26=cBRT例：已知某水溶液的凝固点为272.15K，求此溶液沸点，298.15K的蒸气压和渗透压各为多少？解：根据Tf=KfbB

T(K)=273.15+t(℃)范德霍夫（JHVan’tHoff)定律：2023/9/2第六章溶液和胶体27Tb=Tb-Tb*=KbbB=0.520.538=0.28K

所以：Tb=373.15+0.28=373.43K

p=p*-p=p*·xB=3.170.010=0.0317kPap=3.14kPa2023/9/2第六章溶液和胶体28

=cBRTbBRT=0.5388.314298.15=1333kPa2023/9/2第六章溶液和胶体29第三节

胶体溶液

一、胶体溶液二、表面吸附三、胶体的制备与性质

（一）

胶体的制备

1．

分散法

2．

聚集（凝聚）法

（二）

溶胶的性质

1．

溶胶的光学性质—丁达尔（Tyndall）效应

2．

溶胶的动力学性质—布朗（Brown）运动

3．

溶胶的电学性质—电泳和电渗（1）

吸附作用（2）

电离作用2023/9/2第六章溶液和胶体30四、胶团的结构四、胶团的结构五、胶团的稳定性和聚沉1．

溶胶的稳定性2．

溶胶的聚沉和保护2023/9/2第六章溶液和胶体31

溶胶的性质1.溶胶的光学性质光源挡板溶胶Tyndall效应丁达尔（Tyndall）现象产生的原因：当（入射光）<（分散质）时，产生反射；当（入射光）>（分散质）时，产生散射。溶胶分散质

=1~100nm可见光=400~760nm2023/9/2第六章溶液和胶体322.溶胶的动力学性质Brown运动胶粒无休止、无规则的运动。2023/9/2第六章溶液和胶体333.溶胶的电学性质（电泳和电渗）+-+-Fe(OH)3溶胶电泳2023/9/2第六章溶液和胶体34若在外电场作用下固相分散质被限制不能移动，而液相分散剂在电场作用下流动，这种现象称为电渗。2023/9/2第六章溶液和胶体35

吸附作用--吸附剂优先吸附与其组成、性质相似的离子。如水解法制Fe(OH)3溶胶Fe3++3H2O=Fe(OH)3+3H+Fe3++2H2O=Fe(OH)2++2H+FeO++H2OFeO+优先被吸附，所以Fe(OH)3溶胶粒子带正电。胶粒为什么会带电呢？2023/9/2第六章溶液和胶体36

离解作用溶胶粒子带电原因十分复杂，具体要由实验确定。H2SiO3HSiO3-+H+

HSiO-3SiO2-3+H+如硅酸溶胶粒子：2023/9/2第六章溶液和胶体37四、胶团的结构

胶体溶液是热力学上的不稳定体系，但为什么有的溶胶却又能稳定存在很长时间呢？以AgI溶胶的生成为例AgNO3+KI(过量)=AgI+KNO32023/9/2第六章溶液和胶体38胶团结构可表示为[(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2023/9/2第六章溶液和胶体39五、溶胶的稳定性和聚沉1.溶胶的稳定性引起溶胶不稳定的原因是什么？重力作用。表面能。引起溶胶稳定的原因是什么？布朗运动。胶粒的双电层结构。水化层2023/9/2第六章溶液和胶体402.溶胶的聚沉和保护

当胶体的稳定性遭到破坏，胶粒就会聚结而沉降，此过程称为聚沉。聚沉的方法有：加入强电解质、加入带相反电荷的胶体（溶胶互聚）、加热、高浓度等。2023/9/2第六章溶液和胶体41在某些情况下需要对溶胶进行保护。保护溶胶的方法很多，可以加入适量的保护剂，如动物胶之类的高分子化合物溶液，防止胶粒的碰撞聚沉。2023/9/2第六章溶液和胶体42第四节表面活性剂和乳浊液一、表面活性剂--能显著降低表面能的物质。X非极性部分（疏水、憎水）极性部分（亲水）-R（烃基）-Ar（芳香烃基）-OH（羟基）-COOH（羧基）-NH2（氨基）-SO3H（磺酸基）2023/9/2第六章溶液和胶体43二、乳浊液--分散质和分散剂均为液体的粗分散系。可分两类油/水（O/W）型水/油（W/O）型乳浊液的稳定性如何？为什么？如何才能制得稳的乳浊液？2023/9/2第六章溶液和胶体44练习题：1.比较下列各溶液凝固点的大小次序：

A.0.1mol·Kg-1C12H22O11的水溶液，B.0.1mol·Kg-1C6H6Cl6

的水溶液，C.0.1mol·Kg-1CH3COOH的水溶液，D.0.1mol·Kg-1KCl水溶液。解：根据稀溶液的依数性，各溶液凝固点由高到低的次序为：D>C>A=B2023/9/2第六章溶液和胶体45解：根据=cBRTbBRT9.8

h=0.198.3298.2gh=(0.20-0.01)8.3(273.2+25)h=48.0m2.树干内部树汁上升是由于渗透作用。设树汁的浓度为0.20mol·L-1的溶液，在树汁半透膜外部水中含非电解质浓度为0.01mol·L-1

，试估计在25℃时，树汁能够上升的高度。2023/9/2第六章溶液和胶体466.5

海水中含有下列离子，它们的质量摩尔浓度分别为：b(Cl-)=0.57mol·kg-1，b(SO42-)=0.029mol·kg-1，b(HCO3-)=0.002mol·kg-1，b(Na+)=0.49mol·kg-1，b(Mg2+)=0.055mol·kg-1，b(K+)=0.011mol·kg-1，b(Ca2+)=0.011mol·kg-1，计算海水的近似凝固点和沸点。解：b(B)=b(Cl-)+b(SO42-)+b(HCO3-)+b(Na+)+b(Mg2+)+b(K+)+b(Ca2+)=0.57+0.029+0.002+0.49+0.055+0.011+0.011=1.168mol·kg-1Tf=Tf*-Tf=KfbB

273.15-Tf=1.861.168

Tf=270.98K=-2.17℃2