无机和分析化学[全]南京大学省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

林政林政第1页第一章分散系第一章分散系1.5高分子溶液高分子溶液1.3溶液溶液1.2分散系分散系1.4胶体溶液胶体溶液1.1 物质量及其单位物质量及其单位第2页1.1.1物质量及其单位物质量是国际单位制中7个基本物理量之一，其符号为n，单位为摩尔(mol)，简称摩。物质量是表示物质所含微粒数(N)与阿伏加德罗常数(NA)之比,即n=N/NA。它是把微观粒子与宏观可称量物质联络起来一个物理量。其表示物质所含粒子数目标多少。物质量单位是摩（尔）、符号：mol第3页物质量n粒子数N阿伏加德罗常数NA物质量(mol)=物质质量(g)/物质摩尔质量(g/mol)阿伏加德罗常数(NA)以0.012kg12C所含碳原子数作基准，其近似值为6.021023mol-11.1.2物质量及其单位第4页满足上述关系粒子是组成物质基本粒子(如分子、原子、离子、质子、中子、电子数)或它们特定组合。如：1molCaCl2与阿伏加德罗常数相等粒子是CaCl2粒子，其中Ca2+为1mol、Cl-为2mol，阴阳离子之和为3mol或原子数为3mol。在使用摩尔表示物质量时，应该用化学式指明粒子种类，而不使用该粒子汉字名称。1.1.3物质量及其单位第5页摩尔(mol)、毫摩尔(mmol)、微摩尔(mol)纳摩尔(nmol)、皮摩尔(pmol)1mol1103mmol1106mol1109nmol11012pmol1.1.4物质量及其单位第6页以单位体积溶液里所含溶质B物质量来表示溶液组成物理量，叫做溶质B物质量浓度。普通使用单位：mol/L物质量浓度(mol/L)=溶质物质量(mol)/溶液体积(L)cB=nB/V注意：体积是指溶液体积，而不是溶剂体积。1.1.5物质量浓度第7页1.1.6物质量浓度浓度只是物质量浓度简称，其它溶液组分含量表示法中，若使用浓度二字时，前面应有特定定语。如质量浓度、质量摩尔浓度。第8页1.1.7质量摩尔浓度溶液中某溶质B物质量除以溶剂质量，称为该溶质质量摩尔浓度。单位为molkg-1,符号为bB。bB=nB/W式中W为该溶剂质量，以千克（kg）作单位；nB是溶质B物质量，以摩尔(mol)作单位。第9页1.1.8质量浓度单位体积混合物中某组分质量称为该组分质量浓度，以符号表示，单位为kg/m3。组分B质量浓度定义式为=mB/V式中mB混合物中组分B质量，kg;V混合物体积，m3。惯用单位是:g/L第10页1.1.9质量分数溶液中溶质B质量分数是溶质B质量mB与溶液质量m之比。符号是B，量纲为一。BmB/m如，100gNaCl溶液中含10gNaCl，可表示为（NaCl）10%第11页1.1.10体积分数纯物质B在某温度和压力下体积，除以在相同温度和压力下溶液总体积。符号为，量纲为一。体积分数惯用于溶质为液体溶液，假如混合过程中产生体积改变很小，可近似地认为等于溶质体积溶液总体积。第12页【例】：已知浓硫酸密度为1.84g/ml，其质量分数为95.6%，一升浓硫酸中含有n(H2SO4)、n(1/2H2SO4)、c(H2SO4)、c(1/2 H2SO4)各为多少？第13页解：n(H2SO4)=1.8410000.956/98.08 =17.9 mol n(1/2H2SO4)=1.8410000.956/49.04 =35.9 molc(H2SO4)=17.9/1=17.9 mol/L c(1/2 H2SO4)=35.9/1=35.9 mol/L第14页【例】：250克溶液中含有40克NaCl，计算此溶液质量摩尔浓度。第15页解：水质量250-40=210（克）b(NaCl)=40/(58.5210)1000=3.26 mol/kg第16页【例】：在100ml水中溶解17.1g蔗糖(C12H22O11)，溶液密度为1.0638g/ml，求蔗糖物质量浓度，质量摩尔浓度。第17页解：M蔗糖342(g/mol)n蔗糖=17.1/342=0.05(mol)V=(100+17.1)/1.0638=110.0(ml)=0.11(L)（1）c(蔗糖)=0.05/0.11=0.454(mol/L)（2）b(蔗糖)=0.05/0.1=0.5(mol/kg)第18页分散系分散质+分散剂1.2分散系一个或几个物质以细小粒子分散在另一个物质里所形成系统称分散系。如：糖水和泥水等等。第19页、按聚集状态分气气（空气）气液（汽水）气固（浮石）液气（云、雾）液液（酒精）液固（肉冻）固气（烟、尘）固液（溶液）固固（合金）1.2.1分散系分类：第20页、按分散质粒子大小分100nm粗分散系（悬浊液、乳状液）1.2.1分散系分类：第21页1.2.2相1.相体系中含有相同化学性质和物理性质均匀部分。2相特点A任何部分物理性质和化学性质相同。B一个相并不一定是一个单质，如食盐溶液(NaCl和H2O)。第22页C单相体系 分子分散系，如饱和食盐水、糖水等。溶质与溶剂已成一体，组分间没有界面。D多相体系胶体分散系和粗分散系，如溶胶；悬浊液等。各组分物理性质和化学性质不一样，并含有显著界面。第23页1.2.3理想气体pV=nRT R-摩尔气体常量摩尔气体常量理想气体状态方程式：理想气体状态方程式：第24页在在STP下，下，p=101.325kPa,T=273.15Kn=1.0 mol时时,Vm=22.414L=22.41410-3m3R=8.314 kPa L K-1 mol-1第25页组分气体：组分气体：理想气体混合物中每一个气理想气体混合物中每一个气体叫做组分气体。体叫做组分气体。分压：分压：组分气体组分气体B在相同温度下占有与混合在相同温度下占有与混合气体相同体积时所产生压力，叫做组分气气体相同体积时所产生压力，叫做组分气体体B分压。分压。1.2.4分压定律第26页分压定律：混混合合气气体体总总压压等等于于混混合合气气体体中中各各组组分分气气体体分压之和。分压之和。p=p1+p2+pi 或或 p=pB n=n1+n2+ni 第27页分散质以分子或者比分子更小质点（如原子或离子）均匀地分散在分散剂中分散系称为溶液。溶溶 液液气态溶液气态溶液(空气空气)液态溶液：液态溶液：(水溶液水溶液)固态溶液固态溶液(合金合金)溶质溶质溶剂溶剂1.3溶液第28页通性：只与浓度（溶质粒子数目）相关而与溶质本性无关性质称为溶液通性，又叫溶液依数性。1.3.1溶液通性蒸气压下降沸点上升凝固点下降含有渗透压第29页初始：V蒸发V凝聚平衡：V蒸发=V凝聚纯水蒸气压示意图纯水蒸气压示意图气液两相平衡 蒸发蒸发 H2O(l)H2O(g)凝聚凝聚 1.3.1.1溶液蒸气压下降第30页在纯溶剂中加入难挥发物质以后，达平衡时，p溶液总是小于同温度下p纯溶剂，即溶液蒸气压下降。第31页p=p纯p液蒸汽压下降原因：纯溶剂正常正常溶液少少第32页 拉乌尔定律：拉乌尔定律：在一定温度下，难挥发非电在一定温度下，难挥发非电解质稀溶液蒸气压，等于纯溶剂蒸气压乘解质稀溶液蒸气压，等于纯溶剂蒸气压乘该溶剂在溶液中摩尔分数。该溶剂在溶液中摩尔分数。p：溶液蒸气压p*：纯溶剂蒸气压nA：溶剂物质量nB：溶质物质量 nA p=p*nA+nBp液p纯剂，c液越大，p液越小。p纯p液差值也越大。第33页沸点:溶液蒸气压（p溶液）与外压（p外压）相等时温度称为该溶液沸点。纯水：p外=101.3kPa，t纯水=100.难挥发物质溶液沸点总是高于纯溶剂沸点。难挥发物质溶液沸点总是高于纯溶剂沸点。1.3.1.2溶液沸点上升第34页p溶液 V糖水渗透：溶剂分子经过半透膜自动单向扩散过程称为渗透。当v纯水=v糖水渗透停顿。糖水溶液增高这部分水静压力就是糖水溶液渗透压。第41页渗透压：在一定温度下，在半透膜两边维持渗透平衡所需施加外压力，称为该溶液渗透压。用符号表示。纯水纯水糖水糖水 h纯水纯水糖水糖水第42页 1、医学上输液必需输等渗溶液。2、动物体内水份输送。3、植物从土壤中吸收水份和营养。4、求算溶质分子量。渗透现象在生命过程中主要作用：第43页低渗溶液低渗溶液高渗溶液高渗溶液第44页1 1、同一温度下，溶液渗透压与浓度成正比。、同一温度下，溶液渗透压与浓度成正比。2 2、相同浓度时，渗透压与热力学温度成正比。、相同浓度时，渗透压与热力学温度成正比。V=n(B)RT =c(B)RT b(B)RT （溶液很稀时，（溶液很稀时，c(B)b(B)）R：气体常数：气体常数 8.314 kPa L mol-1.K-1 T：热力学温度（绝对温度）：热力学温度（绝对温度）第45页【例】人体血渗透压为709.275kPa,人体温度为37。试计算给人体输液时所用葡萄糖溶液质量分数是多少？(设葡萄糖溶液密度是1.01g.ml-1；葡萄糖分子摩尔质量M为180g.mol-1)。解：=c(葡)RT c=/RT c(葡)=709.275/8.314(273.15+37)=0.28 mol.L-1 AW=c(葡)M/1000 =(0.28180/10001.01)100%=5.0%第46页当施加在膜溶液侧压力大于渗透压力时，水流向就会逆转，此时，溶液中水将流入纯水侧，上述现象就是水反渗透。反渗透第47页 盐水盐水 淡水淡水p p 反渗透法净化水反渗透法净化水反渗透膜孔径小至纳米级，在一定压力下，H2O分子能够经过膜，水中无机盐、重金属离子、有机物、胶体、细菌、病毒等杂质无法经过膜，从而使能够透过纯水和无法透过浓缩水严格区分开来。第48页【例】海水在298K时渗透压为1479kPa，采取反渗透法制取纯水，试确定用1000cm3海水经过只能使水透过半透膜，提取100cm3纯水，所需要最小外加压力是多少?解：伴随反渗透进行，海水中盐浓度增大，当得到100cm3纯水时，最终海水渗透压2和初始海水渗透压1比值为 第49页c1=n mol1000cm3c2 n mol(1000 -100)cm3 因为渗透前后溶质物质量未降低第50页高浓度溶液和强电解质溶高浓度溶液和强电解质溶液也有依数性，但不恪守拉乌液也有依数性，但不恪守拉乌尔定律，故不可用稀溶液依数尔定律，故不可用稀溶液依数性公式进行计算。性公式进行计算。对对于于难难挥挥发发、非非电电解解质质稀稀溶溶液液 cb(B)，几几个个通性能够相互联络起来，能够相互换算：通性能够相互联络起来，能够相互换算：第51页 胶体是一个高度分散多相体系。胶体是一个高度分散多相体系。分散质为固相分散质为固相(1100nm)分散剂为液相分散剂为液相1.4胶体溶液第52页1、动力学性质：、动力学性质：布朗运动布朗运动 布朗运动布朗运动1.4.1胶体溶液性质胶粒因胶粒因布朗运动布朗运动而含有一定扩散作用而含有一定扩散作用。第53页布朗运动产生原因布朗运动产生原因：分散质粒子本身处于不停热运动中。分散质粒子本身处于不停热运动中。分散剂分子对分散质粒子不停撞击。分散剂分子对分散质粒子不停撞击。液体分子对溶液体分子对溶胶粒子撞击胶粒子撞击 粗分散系粗分散系第54页2、光学性质：丁铎尔效应、光学性质：丁铎尔效应 光学原理：强光照到分散质粒子上，若粒子直光学原理：强光照到分散质粒子上，若粒子直径大于入射光径大于入射光 波长，则发生反射或折射，如粗分波长，则发生反射或折射，如粗分散系。若粒子直径与入散系。若粒子直径与入 射光波长相比拟，则发生射光波长相比拟，则发生散射。散射。散射光称为乳光。散射光称为乳光。Fe(OH)3胶体丁铎尔效应示意图丁铎尔效应示意图光源光源凸透镜凸透镜光锥光锥第55页 溶胶中分散质粒子直径：溶胶中分散质粒子直径：1 100 nm 可见光波长：可见光波长：400 700 nm 在真溶液中，溶质颗粒太小（在真溶液中，溶质颗粒太小（10 Ca2+Cs+Rb+K+Na+Li+Cl-Br-NO3-I-第73页离子半径离子半径+LiLi+Na Na+K K+Rb Rb+Rb Rb+K K+Na Na+Li Li+LiLi+RbRb+HOH+HOHHOHHOHHOH第74页分散质粒子合并变大，最终从分散剂中分散质粒子合并变大，最终从分散剂中分离出来过程称为聚沉或凝结。溶胶聚沉后分离出来过程称为聚沉或凝结。溶胶聚沉后外观展现浑浊。外观展现浑浊。1、加入电解质；（研究最多应用最广）、加入电解质；（研究最多应用最广）2、加入带相反电荷胶体；加入带相反电荷胶体；3、长时间加热。、长时间加热。促使胶体聚沉方法有：促使胶体聚沉方法有：1.4.6溶胶聚沉第75页加入电解质聚沉原因：加入电解质后，加入电解质聚沉原因：加入电解质后，吸附层反离子增多，吸附层反离子增多，胶粒所带电荷大大降低，胶粒所带电荷大大降低，排斥力减弱，使胶粒合并成大颗粒而聚沉。排斥力减弱，使胶粒合并成大颗粒而聚沉。注意注意：胶体聚沉是不可逆。：胶体聚沉是不可逆。第76页1.5高分子溶液2、是单个分子分散单相体系，是真溶液，、是单个分子分散单相体系，是真溶液，溶解过程是自动，也是可逆，是热力学稳定溶解过程是自动，也是可逆，是热力学稳定体系。体系。3、无丁铎尔效应因为高分子化合物分子中含、无丁铎尔效应因为高分子化合物分子中含有大量亲水基团有大量亲水基团(-OH，-COOH、-NH2)，溶剂化作用强，溶质与溶剂间无界面。溶剂化作用强，溶质与溶剂间无界面。1、高分子化合物分子量可达几百万，长度、高分子化合物分子量可达几百万，长度可达几百纳米，但截面积只可达几百纳米，但截面积只 相当于一个普通相当于一个普通分子大小。分子大小。第77页第78页1.5.1盐析作用大分子溶质之所以溶于水中，是大量亲大分子溶质之所以溶于水中，是大量亲水基团与水有强烈溶剂化作用，在水中形成水基团与水有强烈溶剂化作用，在水中形成很厚水化膜。很厚水化膜。对高分子化合物要加入大量电对高分子化合物要加入大量电解质，才能破坏其水化膜而使之凝结出来。解质，才能破坏其水化膜而使之凝结出来。盐析是可逆，当加入大量水以后，沉淀将溶盐析是可逆，当加入大量水以后，沉淀将溶解。解。第79页