第1章 溶液和胶体

学习要求1.熟悉溶液的组成量度、等物质的量规则及其应用；2.熟悉稀溶液的依数性及其应用；3.了解胶体的基本概念、结构和性质、稳定性与聚沉的关系；4.了解高分子溶液、乳浊液及凝胶的有关概念和性质。第一章溶液和胶体1大学基础化学

§1-2

稀溶液的依数性§1-1

溶液§1-4高分子溶液和乳浊液一、溶液的蒸气压下降二、溶液的沸点升高和凝固点降低三、溶液的渗透压一、溶胶的性质二、胶团的结构三、溶胶的稳定性和聚沉§1-3胶体一、分散系

二、物质的量及其单位三、溶液的组成量度

四、等物质的量规则及其应用一、高分子溶液

二、乳浊液§1-5凝胶2大学基础化学§1－1溶液一、分散系

一种或多种物质分散于另一种物质之中的形式存在，这种存在形式称为分散系。在分散系中，被分散的物质称为分散质，而容纳分散质的物质称为分散剂。

体系：被划分出来作为我们的研究对象

环境：除体系以外的其他部分。

相：体系中物理性质和化学性质完全相同的均匀部分。相与相之间有明显的界面。同一物质可以出现几个相，含有两相及其以上的体系称为多相体系。3大学基础化学分子离子分散系(粒子直径小于1nm)胶体分散系(粒子直径在1～100nm之间)粗分散系（粒子直径大于100nm）低分子物质溶液(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也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紧密滤纸单相体系多相体系分散系分类

4大学基础化学1.物质的量(nB)

是以摩尔为计量单位来表示物质组成的物理量。摩尔(mol)是一系统物质的量，该系统中所包含的基本单元数与0.012kg12C的原子数目相同。基本单元可以是分子、离子、原子、电子、光子及其它粒子或这些粒子的特定组合。二、物质的量及其单位使用摩尔时必须在其单位符号(mol)或量符号(n)后用元素符号或化学式指明其基本单元，而不能用文字。5大学基础化学1mol(H2)或n(H2)=1mol表示基本单元是H2的物质的量是1mol，即6.02×1023个H2；1mol(H)或n(H)=1mol表示基本单元是H的物质的量是1mol，即6.02×1023个H。

6大学基础化学1摩尔物质所具有的质量称为摩尔质量(M)，其单位为kg·mol－1,常用g·mol－1。2.物质的摩尔质量例如:M(H2SO4)=0.098kg·mol－1；当选择不同基本单元时，有MaB=aMB3.物质的量的计算当基本单元选择不同时，有7大学基础化学三、溶液的组成量度1.质量分数与体积分数某组分i的质量与混合物质量之比,称为该组分i的质量分数。某组分i的分体积与总体积之比,称为该组分i的体积分数2.质量浓度溶质的质量与溶液的体积之比,称为质量浓度8大学基础化学3.物质的量浓度

1升溶液中所含溶质B的物质的量，称为物质的量浓度，简称浓度，常用单位为mol·L－1

4.质量摩尔浓度

1kg溶剂中所含溶质B的物质的量，称为溶质B的质量摩尔浓度,单位mol·kg－1

因为溶液浓度的单位是基本单位“mol”的导出单位，所以在使用浓度单位时也必须注明所表示物质的基本单元。一般地，有9大学基础化学例已知浓硫酸的密度为1.84g·mL－1，硫酸的质量分数为96.0%，试计算c(H2SO4)及c(½H2SO4)。解：

10大学基础化学四、等物质的量规则及其应用对于任意反应：aA+bB=cC+dD若各物质的基本单元分别为aA、bB、cC、dD，则n(aA)=n(bB)=n(cC)=n(dD)11大学基础化学正确使用等物质的量规则的关键是基本单元的确定,而基本单元是根据反应方程式确定的。酸碱反应中,一般选择得失一个质子(H＋)对应的粒子组合或化学式为基本单元,如碳酸钠常选(½Na2CO3)、硫酸常选(½H2SO4)作基本单元；氧化还原反应中常选得失一个电子的微粒组合或化学式为基本单元，如1molK2Cr2O7还原为Cr3+得到6mol电子，故选(1/6K2Cr2O7)作基本单元,酸性介质中高锰酸钾常选(1/5KMnO4)作基本单元。12大学基础化学例有一种未知浓度的H2SO4溶液20mL,如用浓度为c(NaOH)=0.100mol·L-1的溶液25mL恰好中和完全,求c(½H2SO4)为多少？解:H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O

c(½H2SO4)·V(H2SO4)=c(NaOH)·V(NaOH)13大学基础化学§1－2稀溶液的依数性一、溶液的蒸气压下降拉乌尔（Raoult）定律:在一定温度下，难挥发非电解质稀溶液的蒸气压下降与溶液的质量摩尔浓度成正比，而与溶质的本性无关。14大学基础化学二、溶液的沸点升高、凝固点下降AB为纯水的蒸气压曲线A'B'为溶液的蒸气压曲线AC为冰的蒸气压曲线15大学基础化学溶液的沸点上升和溶液凝固点下降是由于溶液蒸气压下降的必然结果。

难挥发非电解质稀溶液的沸点上升、凝固点下降仅与溶液的质量摩尔浓度bB成正比，与溶质本性无关。16大学基础化学例

2.60g尿素溶于50.0g水中，试计算此溶液的凝固点和沸点。已知[CO(NH2)2]的摩尔质量为60.0g·mol-1。解:质量摩尔浓度得△Tb=Kb·bB=0.52×0.866=0.45(K)则沸点为Tb=373.15+0.45=373.60(K)△Tf=Kf·bB=1.86×0.866=1.61(K)则凝固点为Tf=273.15-1.61=271.54(K)17大学基础化学三、溶液的渗透压

渗透：溶剂分子通过半透膜自动扩散的过程。

渗透压：渗透平衡时液面高度差所产生的压力，或阻止溶剂通过半透膜进入溶液所施加于溶液液面上的最小额外压力。观看动画18大学基础化学产生渗透压的条件：

Van’tHoff渗透压公式:对于稀溶液来说，物质的量浓度约等于质量摩尔浓度，故上式又可表示为：π=cBRT≈bBRTπ=cBRTA.半透膜B.浓度差19大学基础化学例有一蛋白质的饱和水溶液，每升含有蛋白质5.18g，已知在298.15K时，溶液的渗透压为413Pa，求此蛋白质的相对分子质量。解：根据公式：π=cBRT

得

即该蛋白质的相对分子质量为30596。20大学基础化学分子吸附。吸附规律:相似相吸§1－3胶体溶液离子吸附。溶液中吸附剂对强电解质的吸附。离子选择吸附，是吸附剂从溶液中优先选择吸附与自己组成、性质有关的离子。离子交换吸附是当吸附剂从溶液中吸附某种离子时，吸附剂本身等电荷地置换出另一种符号相同的离子到溶液中固体在溶液中的吸附21大学基础化学一、溶胶的性质1.光学性质—丁达尔效应在强光照射的垂直方向上的光路中可看到一条光带的现象（产生原因：溶胶粒子对光散射的结果）2.动力学性质—布朗运动溶胶粒子在溶胶中的无规则运动（由本身的热运动和溶剂分子撞击所致）观看动画观看动画22大学基础化学3.电学性质—电泳和电渗电泳:在外电场作用下,分散质在分散剂中定向移动的现象.

电渗:在外电场作用下,固相不动,分散剂定向移动的现象.

电泳和电渗现象，统称为电动现象。

电动现象表明胶体是带电的。观看动画23大学基础化学胶粒带电的原因主要有两种：(1)吸附带电：选择吸附与其组成有关的离子而带上不同的电荷。例如由FeCl3水解而形成的Fe(OH)3胶体，其反应式为：

FeCl3+3H2O=Fe(OH)3+3HClFe(OH)3+HCl=FeOCl+2H2OFeOCl再离解为：FeOCl=FeO++Cl－

由于FeO+易被吸附在胶体表面，使胶粒带正电荷。

(2)电离带电：例如硅胶表面上的硅酸分子可以电离出H+离子，在胶体粒子表面留下SiO32-和HSiO3-离子，而使胶体粒子带负电荷。24大学基础化学二、胶团的结构以碘化银溶胶为例{(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

若KI过量，其胶团结构式为：{(AgI)m·nI－·(n-x)K＋}x－·xK＋{[Fe(OH)3]m·nFeO＋·(n-x)Cl－}x＋·xCl－

{(H2SiO3)m·nHSiO3－·(n-x)H＋}x－·xH＋

25大学基础化学三、溶胶的稳定性和聚沉

溶胶虽属热力学不稳定体系。但由于双电层结构的存在使胶粒带电，一方面同种电荷之间相互排斥，另一方面胶粒的溶剂化膜的保护作用，阻止了胶粒间的直接接触。

如果减弱或消除这些稳定因素，就能使胶粒凝聚成较大颗粒而沉降，这个过程叫做聚沉。

26大学基础化学使胶体聚沉的方法有下列几种：

(1)加入电解质;(2)加入相反电荷的溶胶;(3)加热电解质对溶胶的聚沉作用，主要是异电荷离子的作用。异电荷离子的聚沉能力，与离子价数有关。离子价数越高，聚沉能力越大。27大学基础化学§1－4高分子溶液和乳浊液一、高分子溶液1、高分子溶液的特性

高分子化合物是指相对分子质量在1000以上的有机大分子化合物。通常说的高分子化合物的摩尔质量只是一种平均摩尔质量。当高分子化合物溶解在适当的溶剂中,

就形成高分子溶液。高分子溶液表现出某些溶胶的性质，如不能透过半透膜、扩散速度慢等。它又表现出溶液的某些性质,在适当溶剂中有一定的溶解度。另外高分子化合物还具有很大的粘度。28大学基础化学2、高分子溶液的盐析和保护作用加入大量电解质使高分子化合物聚沉的作用称为盐析。

在溶胶中加入适量的高分子化合物，能大大提高溶胶的稳定性，这就是高分子化合物对溶胶的保护作用。保护作用在生理过程中具有重要意义。29大学基础化学二、乳浊液

乳浊液可分为两大类：一类是“油”分散在水中所形成的体系，以油/水型表示，如牛奶、豆浆等，另一类是水分散在“油”中形成的水/油型乳浊液,如石油。

乳浊液的稳定剂称为乳化剂

30大学基础化学§1－5凝胶凝胶又称冻胶。溶胶或溶液中的胶体粒子或高分子在一定条件下互相连接，形成空间网状结构，结构空隙中充满了作为分散介质的液体，这样一种特殊的分散体系称作凝胶。由溶液或溶胶形成凝胶的过程称为胶凝作用。凝胶没有流动性。凝胶可分为弹性凝胶和脆性凝胶。

31大学基础化学一、凝胶的形成凝胶的形成是由于线形或分枝形高分子化合物或凝胶粒子连接起来形成的线状结构，经相互交联构成立体网架结构。将电解质CaSO4进豆浆后产生豆腐，豆腐就