分散系和溶液

关于分散系和溶液第一节溶液一、分散系分散质分散剂分散分散系（固、液、气态）分散系一种或几种物质以细小的粒子分散在另一种物质里所形成的体系。分散质被分散的物质。分散剂把分散质分散开来的物质。第2页,共50页，2024年2月25日，星期天分散系分类分子分散系

(d<1nm)胶体分散系(d:1-100nm)粗分散系(d>100nm)相体系中物理性质和化学性质完全相同的一部分单相体系多相体系（存在界面）第3页,共50页，2024年2月25日，星期天冰和水两相体系第4页,共50页，2024年2月25日，星期天表1

按分散质颗粒大小分类的分散系小于1nm(10–9m)

分子离子粒子能通过滤纸与半NaCl

分散系透膜，扩散速度快溶液

1~100nm

胶体粒子能通过滤纸但不

Fe(OH)3

分散系

能透过半透膜,扩散慢溶胶

蛋白质溶液颗粒直径大小类型主要特征实例大于100nm粗

粒子不能通过滤纸不

豆浆

分散系

能透过半透膜,不扩散

乳汁第5页,共50页，2024年2月25日，星期天分子分散系(d<1nm)溶液固态液态气态本节讨论的主要内容是以水为溶剂的水溶液分散质以分子或者比分子更小的质点均匀地分散在分散剂中所得的分散系第6页,共50页，2024年2月25日，星期天二、溶液浓度的表示法浓度

一定量的溶液或溶剂中所含溶质的量称为溶液的浓度。分类物质的量浓度质量摩尔浓度第7页,共50页，2024年2月25日，星期天

ppm和ppb浓度(用于极稀的溶液)摩尔分数无纲量第8页,共50页，2024年2月25日，星期天在100mL水中，溶解17.1g蔗糖（分子式为C12H22O11)，溶液的密度为1.0638g·mL-1，求蔗糖的物质的量浓度，质量摩尔浓度，摩尔分数各是多少？例1解：（1）第9页,共50页，2024年2月25日，星期天（2）（3）第10页,共50页，2024年2月25日，星期天三、电解质溶液简介电解质在水溶液中或熔融状态下能导电的物质非电解质在水溶液中或熔融状态下不能导电的物质强电解质弱电解质解离度α弱电解质在水中只有部分解离，解离度较小，在水溶液中存在解离平衡；而强电解质在水中解离比较完全，在水溶液中不存在解离平衡。第11页,共50页，2024年2月25日，星期天第二节溶液的依数性溶液的性质由溶质的决定颜色、导电性、酸碱性取决于溶液中溶质的称为溶液的依数性本性自由粒子数溶液的蒸气压下降凝固点下降沸点升高渗透压第12页,共50页，2024年2月25日，星期天一、溶液的蒸气压下降溶剂的蒸发和蒸气压液体表面的气化现象叫蒸发液面上的气态分子群叫蒸气第13页,共50页，2024年2月25日，星期天饱和蒸气压：蒸发、冷凝速度相等，气相、液相达到平衡液相上方气体的压力叫饱和蒸气压同种液体蒸气压随温度如何变化？不同液体蒸气压与什么有关？第14页,共50页，2024年2月25日，星期天若在纯溶剂中加入少量难挥发非电解质（如葡萄糖)：纯水蒸气压

p*

溶液蒸气压

p＞拉乌尔定律第15页,共50页，2024年2月25日，星期天思考题

一杯纯水和一杯溶液放入一个密闭的容器中会产生怎样的现象？第16页,共50页，2024年2月25日，星期天二、溶液的沸点升高沸腾与沸点pT=p外液体沸腾T:液体的沸点(Tb)101.325kPa正常沸点液体的沸点随外界压力的变化而变化沸腾与蒸发的区别：沸腾－－表面和内部同时气化；蒸发－－只在表面气化第17页,共50页，2024年2月25日，星期天水的正常沸点:100ºC加入溶质溶液的沸点:？100ºC溶液沸点Tb升高p/kPa101.325100Tb纯水溶液t/ºCΔTb=Kb·b(单位?)若在纯水中加入少量难挥发的非电解质后，会产生什么现象呢？第18页,共50页，2024年2月25日，星期天三、溶液的凝固点下降该物质的液相和固相

达到平衡时的温度

（p液＝p固时的T）水的凝固点:0ºC加入溶质

海水0ºC时是否冻结？溶液凝固点Tf下降p液>p固:

液相

固相p液<p固:

固相

液相p/Pa611t/ºCTf0ACB纯水溶液ΔTf=Kf·b物质的凝固点(Tf)第19页,共50页，2024年2月25日，星期天例2

在20.40g葡萄糖水溶液中含有葡萄糖0.40g，测得溶液的凝固点为-0.207oC，试计算葡萄糖的相对分子量。解：

水(g)葡萄糖(mol)20.40-0.40=20.000.40/M

1000b(B)

b(B)=(10000.40)/(20.00M)=20/M

因

Tf=Kf

b(B)

即0.207=1.86(20/M)

所以

M=180.0第20页,共50页，2024年2月25日，星期天四、溶液的渗透压渗透

动植物的膜组织以及人造火棉胶膜都是半透膜，其特性是溶剂分子可自由通过，而溶质分子则不能，这种现象叫做渗透。渗透产生的条件

有半透膜有浓度差第21页,共50页，2024年2月25日，星期天渗透压π阻止渗透作用发生所需施加于液面上的最小压力叫做该溶液的渗透压

反渗1885年，van’tHoff：第22页,共50页，2024年2月25日，星期天五、依数性的应用植物细胞液中溶有氨基酸、糖类物质，有一定的抗旱性蒸气压下降植物还有一定的耐寒性凝固点下降用NaCl等物质与冰混合而制成的冷冻剂为何稀饭比水烫伤得厉害？冬天，人们常往汽车的水箱中加入甘油等物质，以防止水箱因水结冰而胀裂。沸点上升第23页,共50页，2024年2月25日，星期天渗透压的应用医用等渗液口渴时一般不宜饮用含糖等成分过高的饮料。速溶咖啡和速溶茶的制造（将稀溶液首先用反渗透方法变浓，再用蒸发法蒸干，生产成本会大大降低。）测定溶质的分子量利用反渗进行海水淡化第24页,共50页，2024年2月25日，星期天例3依数性的相互推导

某难挥发、非电解质水溶液的凝固点为272.15K，计算：（1）此溶液的沸点；（2）298.15K时此溶液的蒸气压；（3）在273.15K时此溶液的渗透压。解：（1）因

Tf=273.15-272.15=1.0=Kf

b(B)

所以

b(B)=1.0/1.86=0.538

又因

Tb=Kb

b(B)

所以

Tb=0.5120.538=0.27

沸点

T=373.15+0.27=373.42K第25页,共50页，2024年2月25日，星期天（2）因

p*=3.17kPa

xA=55.6/(55.6+0.538)=0.99

所以

p=p*

xA=3.170.99=3.14kPa（3）

=b(B)RT=0.5388.314273.15=1220kPa第26页,共50页，2024年2月25日，星期天

注意：稀溶液的依数的定量关系不适用于浓溶液和电解质溶液。例：几种浓度为0.100mol·kg-1的电解质在水溶液中的i值

电解质

△T

f(K)（实验值）△T

f(K)（计算值）NaCl0.3480.1861.87HCl0.3550.1861.91K2SO40.4580.1862.46CH3COOH0.1880.1861.08A2B(或AB2)型＞AB型＞弱电解质溶液＞非电解质溶液第27页,共50页，2024年2月25日，星期天第四节胶体Particlesof1-100nmsize

胶体溶液(溶胶)由小分子、原子或离子聚集成较大颗粒而形成的多相体系。如Fe(OH)3溶胶和As2S3溶胶高分子溶液由一些高分子化合物组成的溶液。

如胶水。第28页,共50页，2024年2月25日，星期天一、溶胶的制备分散相粒子大小稳定剂条件分散法：大粒子变小研磨法超声波法电弧法胶溶法加FeCl3（稳定剂）Fe(OH)3（新鲜沉淀）

Fe(OH)3（溶胶）凝聚法：小粒子变大物理凝聚：更换溶剂化学凝聚：利用化学反应生成难溶物方法第29页,共50页，2024年2月25日，星期天二、溶胶的性质动力学性质---布朗（Brown）运动胶体粒子受到液体介质分子的不同方向、不同速度的撞击后受力不均而作无规则运动。粒子小布朗运动剧烈第30页,共50页，2024年2月25日，星期天

丁达尔效应(a)和超显微镜(b)1.光源2.显微镜3.样品池4.聚光镜5.溶胶光学性质---丁铎尔效应第31页,共50页，2024年2月25日，星期天光线射入分散体系时:光的反射粒子大于入射光的波长粒子小于入射光的波长（d胶粒＜λ可见光）光的散射丁达尔现象的解释散射光的强度

1.与λ4成反比（红光最弱，蓝光最强）2.

与粒子的体积有关（真溶液的粒子太小，无丁铎尔现象）1-100nm400-700nm第32页,共50页，2024年2月25日，星期天电学性质(1)---电泳颜色加深在电场中，溶胶粒子会向某一电极方向运动。As2S3:+–带负电负溶胶Fe(OH)3:+–带正电正溶胶胶粒带电的原因：从介质中选择性吸附某种离子整个胶体溶液是否带电？第33页,共50页，2024年2月25日，星期天电学性质(2)---电渗在外电场下，使溶胶粒子不动，分散剂定向移动的现象为电渗。电渗示意图第34页,共50页，2024年2月25日，星期天吸附作用

分散度与比表面－－－把物质分散成细小微粒的程度称为分散度。比表面是指单位体积物质所具有的表面积。把一定大小的物质分割得越小，则分散度越高，比表面也越大。边长l/m立方体数比表面Av/（m2/m3）1×10-216×102

1×10-31036×103

1×10-51096×105

1×10-710156×107

1×10-910216×109

第35页,共50页，2024年2月25日，星期天固体在溶液中的吸附gsAB吸附：一种物质自动聚集到另一种物质表面上去的过程。具有吸附能力的物质称为吸附剂而被吸附的物质称为吸附质

正由于固体表面原子受力不对称和表面结构不均匀性，它可以吸附气体或液体分子，使表面自由能下降。而且不同的部位吸附和催化的活性不同。第36页,共50页，2024年2月25日，星期天－－－固体吸附剂在非电解质或弱电解质溶液中对溶质分子的吸附

分子吸附极性的吸附剂较易吸附极性的物质非极性的吸附剂较易吸附非极性的物质离子吸附－－－固体吸附剂在强电解质溶液中对溶质离子的吸附离子选择吸附离子交换吸附第37页,共50页，2024年2月25日，星期天离子选择吸附－－－优先吸附与它组成有关的离子

AgBrAgBrAgBrAgBrAgBrAgBrAgBrAgBr–Br–Br–例一：

AgNO3与KBr制备AgBr溶胶时，

KBr

过量，则AgBr固体优先吸附Br-

而使固体表面带负电。

AgBrAgBrAgBrAgBrAgBrAgBrAgBrAgAg+Ag+

例二：AgNO3与KBr制备AgBr溶胶时AgNO3

过量，则AgBr固体优先吸附Ag+

而使固体表面带正电。第38页,共50页，2024年2月25日，星期天离子交换吸附－－－吸附某种离子的同时，将原来已存在于吸附剂表面的电荷符号相同的另一种离子等量地释放到溶液中去Na+Ca2+

+

3NH4+

NH4+NH4+NH4++

Ca2+

+

Na+

浓度越大，离子价数越高，交换能力越强。例如，交换能力Na＋＜Mg2＋＜Al3＋价数相同时，与水化离子半径有关。例如水化离子半径：Li＋＞Na＋＞K＋＞Rb＋＞Cs＋交换能力：Li＋＜Na＋＜K＋＜Rb＋＜Cs＋第39页,共50页，2024年2月25日，星期天溶胶粒子带电原因吸附作用FeCl3+3H2OFe(OH)3+3HClFeCl3+2H2OFe(OH)2Cl+2HClFe(OH)2ClFeO++Cl-+H2OmFe(OH)3(Fe(OH)3)m(Fe(OH)3)m·nFeO+AgNO3+KI（过量）（AgI)m

nI-

(K+，NO3-，I-)AgNO3（过量）+KI（AgI)m

nAg+

(K+，NO3-，Ag+)－－－胶体粒子对溶液中的离子产生选择性吸附使胶粒带电第40页,共50页，2024年2月25日，星期天电离作用－－－胶体粒子表面分子发生电离使胶粒带电硅酸溶胶表面上H2SiO3分子可以电离，如H2SiO3=HSiO3-+H+

或

SiO32-

+2H+HSiO3-或

SiO32-

留在表面而使粒子带负电荷，H+进入溶液。第41页,共50页，2024年2月25日，星期天三、胶团结构和电动电势[AgI]mI-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+胶团结构AgNO3+KI(过量)

AgI(溶胶)吸附层扩散层[(AgI)m·nI-·(n-x)K+]x-·

xK+胶核吸附层扩散层胶团I-:

电位离子

K+:反离子胶粒第42页,共50页，2024年2月25日，星期天电动电势＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋—————————————ζδdENBMAC电势距离胶粒固相表面到液体内部的电势MN:

固相界面AB:

滑动面MA:

吸附层AC:

扩散层(1)

双电层(2)

E(3)

ζ电场中，滑移面到液体内部的电势吸附正离子

ζ>0

吸附负离子

ζ<0

第43页,共50页，2024年2月25日，星期天(4)

ζ的大小吸附层扩散层0电势ζ1ζ2ζ3反离子越多ζ越小ζ:胶粒所带的净电荷胶体溶液中加入电解质现象如何？反离子增多扩散层变薄变小第44页,共50页，2024年2月25日，星期天四、溶胶的稳定性与聚沉

稳定性的原因

布朗运动：克服沉降作用胶粒带电：使胶粒分开溶剂化作用：避免碰撞越大，越稳定聚沉溶胶失去稳定因素，胶粒相互碰撞，将导致颗粒合并、变大最后以沉淀形式析出聚沉值能使一定量的溶胶在一定时间内开始聚沉所需电解质的最低浓度，单位为mmol·L-1。第45页,共50页，2024年2月25日，星期天聚沉能力是聚沉值的倒数。聚沉值越大的电解质，聚沉能力越小。

电解质的聚沉规律

价态影响与胶粒带相反电荷的离子的价数影响最大，价数越高，聚沉能力越强。负溶胶As2S3：聚沉值