普通化学---溶液和胶体.pptx

2024/4/24 周三第六章 溶液和胶体1第六章第六章溶液和胶体溶液和胶体主讲：李琼芳主讲：李琼芳2024/4/24 周三第六章 溶液和胶体2教学目标教学目标1.了解均相分散系、多相分散系的概念了解均相分散系、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、选择性吸附规律了解表面能、选择性吸附规律5.了解溶胶的基本性质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了解表面活性物质和乳浊液的基本知识第六章第六章 溶液和胶体溶液和胶体2024/4/24 周三第六章 溶液和胶体3分散系分散系分散质（分散相）分散质（分散相）分散剂（分散介质）分散剂（分散介质）均相均相非均相非均相2024/4/24 周三第六章 溶液和胶体4共共九九种种表-12024/4/24 周三第六章 溶液和胶体5溶液溶液1nm=10-9m表-2 按分散质粒子大小分类的各种分散系按分散质粒子大小分类的各种分散系2024/4/24 周三第六章 溶液和胶体6第一节第一节溶液的组成标度溶液的组成标度一、物质的量浓度一、物质的量浓度二、质量物质的量二、质量物质的量(摩尔摩尔)浓度浓度 三、物质的量三、物质的量(摩尔摩尔)分数（浓度）分数（浓度）四、质量分数（浓度四、质量分数（浓度）2024/4/24 周三第六章 溶液和胶体7溶液的组成标度溶液的组成标度根据根据SI规定，使用物质的量单位规定，使用物质的量单位“mol”时，要指明时，要指明物质的物质的基本单元基本单元。基本单元可以是任意指定的分子、离子等或其组合。基本单元可以是任意指定的分子、离子等或其组合。如：如：n(KMnO4)=1moln(H2+O2)=1moln(硫酸硫酸)=0.50mol物质的量浓度物质的量浓度单位为：单位为：molL-12024/4/24 周三第六章 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。质量物质的量浓度与温度无关。cB与与bB有何不同，各有什么优缺点有何不同，各有什么优缺点？质量物质的量浓度质量物质的量浓度单位为：单位为：molKg-12024/4/24 周三第六章 溶液和胶体9对于多组分体系，对于多组分体系，物质的量分数物质的量分数(浓度浓度)2024/4/24 周三第六章 溶液和胶体10 几种溶液组成标度之间的关系几种溶液组成标度之间的关系质量分数质量分数2024/4/24 周三第六章 溶液和胶体11稀溶液稀溶液水溶液水溶液2024/4/24 周三第六章 溶液和胶体12第二节第二节稀溶液的依数性稀溶液的依数性 一、溶液的蒸气压下降一、溶液的蒸气压下降 二、溶液的沸点升高二、溶液的沸点升高 三、溶液的凝固点下降三、溶液的凝固点下降 四、溶液的渗透压四、溶液的渗透压2024/4/24 周三第六章 溶液和胶体13第二节第二节稀溶液的依数性稀溶液的依数性一、一、溶液蒸气压下降溶液蒸气压下降饱和蒸气压饱和蒸气压：一定温度下，纯溶剂蒸发为气态及气态：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。状态，此时蒸气所具有的压力。溶剂溶剂蒸发蒸发蒸气蒸气凝聚凝聚2024/4/24 周三第六章 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。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单位表面积中分子数目的示意图xA=1xA=0.9溶剂分子溶剂分子溶质分子溶质分子2024/4/24 周三第六章 溶液和胶体15拉乌尔拉乌尔(Roult)定律定律：在一定温度下，难挥发非电解质稀：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。物质的量分数浓度的乘积。p=p*xA若为双组分系统，由于若为双组分系统，由于xA+xB=1则：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。蒸气压下降值只与溶质的物质的量分数浓度成正比。2024/4/24 周三第六章 溶液和胶体16 p=p*-p=p*xBp*为纯溶剂的蒸汽压为纯溶剂的蒸汽压P为溶液的蒸汽压为溶液的蒸汽压xB为溶质的摩尔分数为溶质的摩尔分数2024/4/24 周三第六章 溶液和胶体17 p=p*xB2024/4/24 周三第六章 溶液和胶体18 Tb=Tb-Tb=KbbB沸点：液体的蒸气压等于外界压力时的温度。沸点：液体的蒸气压等于外界压力时的温度。纯溶剂纯溶剂溶液溶液P/压力压力T/温度温度P外外P溶液溶液Tb*Tb二、二、溶液沸点升高溶液沸点升高2024/4/24 周三第六章 溶液和胶体19 Tb=Tb-Tb=KbbB Tb为难挥发电解质稀溶液沸点升高值，单位为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，单位为为溶剂的沸点升高常数，单位为KKgmol-1根据拉乌尔根据拉乌尔(Roult)定律，难挥发非电解质稀溶液的定律，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：数学表达式为：2024/4/24 周三第六章 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。相溶剂蒸气压相等。纯溶剂纯溶剂溶液溶液P/压力压力T/温度温度PA PATf TfPAPA（l）=PA（s）三、溶液的凝固点下降三、溶液的凝固点下降 Tf=Tf-Tf=KfbB2024/4/24 周三第六章 溶液和胶体21根据拉乌尔根据拉乌尔(Roult)定律，难挥发非电解质稀溶液定律，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。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：它的数学表达式为：Tf=Tf-Tf=KfbB Tf为难挥发电解质稀溶液为难挥发电解质稀溶液凝固点下降凝固点下降值，单位为值，单位为K。Kf为溶剂的为溶剂的凝固点下降凝固点下降常数，单位为常数，单位为KKgmol-12024/4/24 周三第六章 溶液和胶体22例例溶解溶解2.76g甘油于甘油于200g水中，测得凝固点为水中，测得凝固点为-0.279，求甘油的相对分子量。，求甘油的相对分子量。解：解：Tf=KfbB解得：解得：M甘油甘油=92gmol-12024/4/24 周三第六章 溶液和胶体23凝固点下降原理具有很大的实用价值。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冰与盐混合温度可低到-22.4CCaCl2.2H2O与冰与盐混合温度可低到与冰与盐混合温度可低到-55C2024/4/24 周三第六章 溶液和胶体24四、四、溶液渗透压溶液渗透压2024/4/24 周三第六章 溶液和胶体25pp溶剂溶剂溶液溶液半透膜pp+溶剂溶剂溶液溶液半透膜溶液溶液溶液溶液图图-溶液的渗透压溶液的渗透压2024/4/24 周三第六章 溶液和胶体26=cBRT例例：已知某水溶液的凝固点为：已知某水溶液的凝固点为272.15K，求此溶液沸点，求此溶液沸点，298.15K的蒸气压和渗透压各为多少？的蒸气压和渗透压各为多少？解：解：根据根据 Tf=KfbBT(K)=273.15+t()范德霍夫（范德霍夫（JHVantHoff)定律：定律：2024/4/24 周三第六章 溶液和胶体27Tb=Tb-Tb*=KbbB=0.520.538=0.28K 所以：所以：Tb=373.15+0.28=373.43Kp=p*-p=p*xB=3.170.010=0.0317 kPap=3.14kPa2024/4/24 周三第六章 溶液和胶体28=cBRT bBRT=0.538 8.314 298.15=1333kPa2024/4/24 周三第六章 溶液和胶体29第三节第三节胶体溶液胶体溶液 一、胶体溶液一、胶体溶液一、胶体溶液一、胶体溶液 二、表面吸附二、表面吸附二、表面吸附二、表面吸附 三、胶体的制备与性质三、胶体的制备与性质三、胶体的制备与性质三、胶体的制备与性质 （一）（一）（一）（一）胶体的制备胶体的制备胶体的制备胶体的制备 1 1 1 1 分散法分散法分散法分散法 2 2 2 2 聚集（凝聚）法聚集（凝聚）法聚集（凝聚）法聚集（凝聚）法 （二）（二）（二）（二）溶胶的性质溶胶的性质溶胶的性质溶胶的性质 1 1 1 1 溶胶的光学性质溶胶的光学性质溶胶的光学性质溶胶的光学性质丁达尔（丁达尔（丁达尔（丁达尔（TyndallTyndallTyndallTyndall）效应）效应）效应）效应 2 2 2 2 溶胶的动力学性质溶胶的动力学性质溶胶的动力学性质溶胶的动力学性质布朗（布朗（布朗（布朗（BrownBrownBrownBrown）运动）运动）运动）运动 3 3 3 3 溶胶的电学性质溶胶的电学性质溶胶的电学性质溶胶的电学性质电泳和电渗电泳和电渗电泳和电渗电泳和电渗 （1 1 1 1）吸附作用吸附作用吸附作用吸附作用 （2 2 2 2）电离作用电离作用电离作用电离作用2024/4/24 周三第六章 溶液和胶体30四、胶团的结构2024/4/24 周三第六章 溶液和胶体31溶胶的性质溶胶的性质1.溶胶的光学性质溶胶的光学性质光源光源挡板挡板溶胶溶胶Tyndall效应效应丁达尔（丁达尔（Tyndall）现象产生的原因：现象产生的原因：当当（入射光）（入射光）（分散质）时，产生（分散质）时，产生散射。散射。溶胶分散质溶胶分散质=1100nm可见光可见光=400760nm2024/4/24 周三第六章 溶液和胶体322.溶胶的动力学性质溶胶的动力学性质Brown运动运动胶粒无休止、无规则的运动。胶粒无休止、无规则的运动。2024/4/24 周三第六章 溶液和胶体333.溶胶的电学性质（电泳和电渗）溶胶的电学性质（电泳和电渗）+-+-Fe(OH)3溶胶溶胶电泳电泳2024/4/24 周三第六章 溶液和胶体34若在外电场作用下固相分散质被限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。作用下流动，这种现象称为电渗。2024/4/24 周三第六章 溶液和胶体35吸附作用吸附作用-吸附剂优先吸附与其组成、性质相似的离子。吸附剂优先吸附与其组成、性质相似的离子。如水解法制如水解法制Fe(OH)3溶胶溶胶Fe3+3H2O=Fe(OH)3+3H+Fe3+2H2O=Fe(OH)2+2H+FeO+H2OFeO+优先被吸附，所以优先被吸附，所以Fe(OH)3溶胶粒子带正电。溶胶粒子带正电。胶粒为什么会带电呢？胶粒为什么会带电呢？2024/4/24 周三第六章 溶液和胶体36离解作用离解作用溶胶粒子带电原因十分复杂，具体要由实验确定。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：如硅酸溶胶粒子：2024/4/24 周三第六章 溶液和胶体37四、四、胶团的结构胶团的结构胶体溶液是热力学上的不稳定体系，但为什么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？有的溶胶却又能稳定存在很长时间呢？以以AgI溶胶的生成为例溶胶的生成为例AgNO3+KI(过量过量)=AgI+KNO32024/4/24 周三第六章 溶液和胶体38胶团结构可表示为胶团结构可表示为(AgI)mnI-(n-x)K+x-xK+胶核胶核 电位离子电位离子 反离子反离子反离子反离子吸附层吸附层胶粒胶粒扩散层扩散层胶团胶团2024/4/24 周三第六章 溶液和胶体39五、五、溶胶的稳定性和聚沉溶胶的稳定性和聚沉1.溶胶的稳定性溶胶的稳定性引起溶胶不稳定的原因是什么？引起溶胶不稳定的原因是什么？重力作用。重力作用。表面能。表面能。引起溶胶稳定的原因是什么？引起溶胶稳定的原因是什么？布朗运动。布朗运动。胶粒的双电层结构。胶粒的双电层结构。水化层水化层2024/4/24 周三第六章 溶液和胶体402.溶胶的聚沉和保护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，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。此过程称为聚沉。聚沉的方法有：聚沉的方法有：加入强电解质、加入强电解质、加入带相反电荷的胶体（溶胶互聚）、加入带相反电荷的胶体（溶胶互聚）、加热、高浓度等。加热、高浓度等。2024/4/24 周三第六章 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。2024/4/24 周三第六章 溶液和胶体42第四节第四节表面活性剂和乳浊液表面活性剂和乳浊液一、一、表面活性剂表面活性剂-能显著降低表面能的物质。能显著降低表面能的物质。X非极性部分（疏水、憎水）非极性部分（疏水、憎水）极性部分（亲水）极性部分（亲水）-R（烃基）（烃基）-Ar（芳香烃基）（芳香烃基）-OH（羟基）（羟基）-COOH（羧基）（羧基）-NH2（氨基）（氨基）-SO3H（磺酸基）（磺酸基）2024/4/24 周三第六章 溶液和胶体43二、二、乳浊液乳浊液-分散质和分散剂均为液体的粗分散系。分散质和分散剂均为液体的粗分散系。可分两类可分两类油油/水（水（O/W）型）型水水/油（油（W/O）型）型乳浊液的稳定性如何？为什么？如何才能制得稳乳浊液的稳定性如何？为什么？如何才能制得稳的乳浊液？的乳浊液？2024/4/24 周三第六章 溶液和胶体44练习题：练习题：1.比较下列各溶液凝固点的大小次序：比较下列各溶液凝固点的大小次序：A.0.1molKg-1C12H22O11的水溶液，的水溶液，B.0.1molKg-1C6H6Cl6的水溶液，的水溶液，C.0.1molKg-1CH3COOH的水溶液，的水溶液，D.0.1molKg-1KCl水溶液。水溶液。解：解：根据稀溶液的依数性，各溶液凝固点由高到低的次序为：根据稀溶液的依数性，各溶液凝固点由高到低的次序为：DCA=B2024/4/24 周三第六章 溶液和胶体45解：解：根据根据=cBRT bBRT9.8 h=0.19 8.3 298.2gh=(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。设树汁的树干内部树汁上升是由于渗透作用。设树汁的浓度为浓度为0.20molL-1的溶液，在树汁半透膜外部水的溶液，在树汁半透膜外部水中含非电解质浓度为中含非电解质浓度为0.01molL-1，试估计在，试估计在25时，树汁能够上升的高度。时，树汁能够上升的高度。2024/4/24 周三第六章 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：海水中含有下列离子，它们的质量摩尔浓度分别为：b(Cl-)=0.57molkg-1，b(SO42-)=0.029molkg-1，b(HCO3-)=0.002molkg-1，b(Na+)=0.49molkg-1，b(Mg2+)=0.055molkg-1，b(K+)=0.011molkg-1，b(Ca2+)=0.011molkg-1，计算，计算海水的近似凝固点和沸点。海水的近似凝固点和沸点。解解：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=1.168molkg-1 Tf=Tf*-Tf=KfbB273.15-Tf=1.86 1.168Tf=270.98K=-2.172024/4/24 周三第六章 溶液和胶体47Tb=Tb-Tb*=KbbBTb-373.15=0.52 1.168Tb=373.76K1.710.03CaCl2,NaCl,HAc,C6H12O6C6H12O6,HAc,NaCl,CaCl2CaCl2,NaCl,HAc,C6H12O6难挥发的非电解质稀溶液难挥发的非电解质稀溶液蔗糖大于葡萄糖蔗糖大于葡萄糖342.4DCABCC 2024/4/24 周三第六章 溶液和胶体53本章到此结束本章到此结束请同学们课后抓紧复习。请同学们课后抓紧复习。作业作业1.在在5.010-2kgCCl4中溶入中溶入0.5126g萘，测萘，测得溶液的沸点较纯溶剂升高得溶液的沸点较纯溶剂升高0.402。若。若在同量的溶剂在同量的溶剂CCl4中溶入中溶入0.6216g的未知的未知物，测得溶液沸点升高约物，测得溶液沸点升高约0.647。求该。求该未知物的摩尔质量（已知萘的摩尔质量未知物的摩尔质量（已知萘的摩尔质量为为128.16gmol-1）。）。解：根据解：根据tb=KbBbtb=KbWB(MBWA)0.402=Kb0.5126(128.165.010-2)(1)0.647=Kb0.6216(MB5.010-2)(2)用式用式(1)除除(2)，得：，得：0.4020.647=0.5126128.16MB0.6216解得：解得：MB=96.56 g gmol-1