云南师范大学灵依志溶液与胶体溶液.pptx

1教学要求教学要求1.1.了解分散系的分类及主要特征。了解分散系的分类及主要特征。2.2.理解稀溶液的通性及其应用。理解稀溶液的通性及其应用。3.3.熟悉胶体的基本概念、结构及其性质等。熟悉胶体的基本概念、结构及其性质等。4.4.了解高分子溶液、表面活性剂、乳浊液的了解高分子溶液、表面活性剂、乳浊液的基本概念和特征。基本概念和特征。21.了解分散系的分类及主要特征。了解分散系的分类及主要特征。3分散系：一种（或多种）物质分散于另一种物分散系：一种（或多种）物质分散于另一种物质形成的系统称为分散系。质形成的系统称为分散系。分散系分散系(disperse system)(disperse system)分散质：在分散系中被分散了的物质。分散质：在分散系中被分散了的物质。分散剂：容纳分散质的物质。分散剂：容纳分散质的物质。分散系分散系 =分散质分散质 +分散剂分散剂例如：奶油分散在水中称为牛奶，乙醇分子例如：奶油分散在水中称为牛奶，乙醇分子分散在水中称为乙醇水溶液分散在水中称为乙醇水溶液4相：系统中物理和化学性质完全相相：系统中物理和化学性质完全相 同的一部分称为一个相同的一部分称为一个相相相均相系统（单相系统）：只有一个相的系统非均相系统（多相系统）：有两个或两个 以上相的系统phase5分散系的分类分散系的分类1.按聚集状态分按聚集状态分分散剂分散剂 分散质分散质举例举例气气气气空气家用煤气空气，家用煤气液液云、雾云、雾固固烟，飞尘烟，飞尘液液气气汽水汽水液液牛奶牛奶固固溶液，泥浆溶液，泥浆固固气气木炭，泡沫塑料木炭，泡沫塑料液液肉冻，珍珠肉冻，珍珠固固合金合金气态分散系气态分散系液态分散系液态分散系固态分散系固态分散系6 2 2 按分散质粒子的大小分按分散质粒子的大小分1nm=10-9 m(1)分子离子分散系分子离子分散系（也称也称真溶液）真溶液）l 分散质粒子的直径小于分散质粒子的直径小于1nm1nm，分散质为小分子或离子；以，分散质为小分子或离子；以分子或离子状态均匀地分散在分散剂中，形成均相、稳定的分子或离子状态均匀地分散在分散剂中，形成均相、稳定的分子离子分散系分子离子分散系，或称为，或称为溶液溶液。l 在溶液体系中，分散质称为在溶液体系中，分散质称为溶质溶质，而分散剂称为，而分散剂称为溶剂溶剂。l 如：葡萄糖溶液，如：葡萄糖溶液，C C6 6H H1212O O6 6是溶质，是溶质，H H2 2O O是溶剂。是溶剂。溶质扩散速度快溶质扩散速度快 能透过半透膜，溶质粒子只能在电子显微镜观察能透过半透膜，溶质粒子只能在电子显微镜观察分散质粒子直径分散质粒子直径/nm分散系类型分散系类型举例举例 100 nm粗分散系粗分散系悬浊液、乳状液悬浊液、乳状液均相系统均相系统homogeneoushomogeneous7 分散质粒子半径在分散质粒子半径在1nm1nm100nm100nm之间之间,分散质粒子分散质粒子不是单个分子不是单个分子,离子或原子离子或原子,而是有多个分子而是有多个分子,原子或原子或离子组成的。离子组成的。分散质颗粒大分散质颗粒大,扩散速度慢。不能透过半透膜。扩散速度慢。不能透过半透膜。包括包括胶体溶液胶体溶液(又称溶胶又称溶胶)：分散质为分子、离子、：分散质为分子、离子、原子的聚集体；多相体系，较稳定。原子的聚集体；多相体系，较稳定。如如 Fe(OH)3溶液。溶液。高分子溶液：分散质为高分子；均相体系，高分子溶液：分散质为高分子；均相体系，稳定。如稳定。如蛋白质蛋白质溶液。溶液。(2)胶体分散系胶体分散系非均相系统非均相系统homogeneoushomogeneous8(3)粗分散系粗分散系分散质为分子的大集合体，粒子半径大于分散质为分子的大集合体，粒子半径大于100nm,多相体系，不稳定。多相体系，不稳定。扩散很慢，不能透过半透膜和滤纸扩散很慢，不能透过半透膜和滤纸甚至肉眼看到分散相粒子的存在甚至肉眼看到分散相粒子的存在非均相系统非均相系统homogeneoushomogeneous92.理解稀溶液的通性及其应用。理解稀溶液的通性及其应用。10溶液：凡两种以上的物质混和形成的均匀溶液：凡两种以上的物质混和形成的均匀 稳定的分散体系，叫做溶液。稳定的分散体系，叫做溶液。-分散质粒子直径分散质粒子直径 v凝聚凝聚平衡平衡：v蒸发蒸发 =v凝聚凝聚平衡平衡开始开始凝凝聚聚蒸发蒸发蒸气压温度的关系？蒸气压温度的关系？蒸气压温度的关系？蒸气压温度的关系？蒸气压随温度的升高而增大。不同溶剂蒸气压不同。蒸气压随温度的升高而增大。不同溶剂蒸气压不同。如：如：p(H2O,l,298K)=3167 Pa p(H2O,l,373K)=101.325kPa 19溶液的蒸气压低于溶剂的蒸气压溶液的蒸气压下降（vapor pressure lowering）20溶液蒸汽压下降的原因：溶液蒸汽压下降的原因：溶液蒸气压溶液蒸气压P溶质分子溶质分子 水分子水分子纯水蒸气压纯水蒸气压 拉乌尔定律：拉乌尔定律：在一定温在一定温度下，难挥发的非电解度下，难挥发的非电解质稀溶液的蒸气压等于质稀溶液的蒸气压等于纯溶剂的蒸汽压与溶液纯溶剂的蒸汽压与溶液中溶剂的摩尔分数的乘中溶剂的摩尔分数的乘积。积。结结结结论论论论：一一定定温温度度下下，难难挥挥发发性性的的非非电电解解质质稀稀溶溶液液，蒸气压下降数值与溶质的摩尔分数成正比蒸气压下降数值与溶质的摩尔分数成正比.1887年，法国物理学家21利用质量摩尔浓度来表示利用质量摩尔浓度来表示拉乌尔定律拉乌尔定律质量摩尔浓度质量摩尔浓度单位：molKg-1对于稀溶液有：若溶剂为水，溶解在1Kg 水（55.6 mol）中的溶质的物质的量nA则等于该溶液的质量摩尔浓度 b，所以22例例 已知苯在已知苯在293K时的饱和蒸气压为时的饱和蒸气压为9.99kPa，现将，现将1.00g某未知有机物溶某未知有机物溶10.0g苯中，测得溶液的饱和蒸苯中，测得溶液的饱和蒸气压为气压为9.50kPa。试求该未知物的分子量。试求该未知物的分子量 解：设该未知物的分子量为解：设该未知物的分子量为M，根据拉乌尔定律，根据拉乌尔定律 有有 9.999.50 9.99解得：解得：M151 232.2.2溶液的沸点升高与凝固点降低(一)溶液的沸点升高沸点(boiling point)：液体的蒸气压等于外压时的温度。正常沸点(normal boiling point)：外压为100kPa时的沸点。溶液的沸点升高(boiling point elevation)：溶液的沸点高于纯溶剂的沸点。原因原因：溶液的蒸气压低于纯溶剂的蒸气压。Kb：溶剂的质量摩尔沸点升高常数，只与溶剂的本性有关。难挥发性的非电解质稀溶液的沸点升高只与溶质的质量摩尔浓度有关，而与溶质的本性无关。242.2.2 2.2.2 溶液沸点升高和凝固点下降溶液沸点升高和凝固点下降(1)(1)液体的沸点液体的沸点 当某一液体的蒸气压力等于外界压力时，液体就当某一液体的蒸气压力等于外界压力时，液体就 会沸腾会沸腾,此时的温度称为该液体的沸点，此时的温度称为该液体的沸点，以以T Tb b表示。表示。纯水的纯水的T Tbpbp=100=100，而，而稀糖水加热到稀糖水加热到100100以上才以上才会沸腾。会沸腾。一般为一般为101.325kPa101.325kPa 即：气液平衡时的温度即：气液平衡时的温度原因：原因：蒸汽压降低引起的蒸汽压降低引起的(2)(2)液体的沸点升高液体的沸点升高 T25101.325kPaT Tb bT Tb bTPPH2OP液T Tb bT Tb b-T Tb b=Kb bbB B（单位：（单位：Kkgmol-1）质量摩尔浓度质量摩尔浓度(单位单位:molkg-1)只与溶剂有关的常数只与溶剂有关的常数Kb:溶剂溶剂A A的摩尔沸点升高常数的摩尔沸点升高常数溶液沸点升高的应用：计算物质的摩尔质量溶液沸点升高的应用：计算物质的摩尔质量261.2.2溶液的沸点升高与凝固点降低(二)溶液的凝固点降低凝固点(freezing point)：物质的固相纯溶剂的蒸气压与它的液相蒸气压相等时的温度。溶液的凝固点降低(freezing point depression)：难挥发性非电解质溶液的凝固点总是比纯溶剂凝固点低。原因原因：溶液的蒸气压低于纯溶剂的蒸气压。Kf：溶剂的质量摩尔凝固点降低常数，只与溶剂的本性有关。难挥发性的非电解质稀溶液的凝固点降低只与溶质的质量摩尔浓度有关，而与溶质的本性无关。27二、凝固点下降二、凝固点下降 纯水的纯水的Tf=0，而海，而海水降温至水降温至0不结冰不结冰。(1)(1)溶液的凝固点溶液的凝固点-T Tf f原因：溶液凝固点下降引起的原因：溶液凝固点下降引起的H H2 2O(s)O(s)H H2 2O(l)O(l)(2)(2)溶液的凝固点下降溶液的凝固点下降-Tf 物质的液相蒸气压力和固相蒸气压力相等时的物质的液相蒸气压力和固相蒸气压力相等时的温度，以温度，以T Tf f表示。表示。28P(H2O)P(溶液溶液)PT冰冰TfTfTfTf-Tf=Kf bB只与溶剂有关的常数只与溶剂有关的常数Kf:溶剂溶剂A A的凝固点下降常数的凝固点下降常数（单位：（单位：Kkgmol-1）一般一般:Kf KbABC29溶液凝固点下降的应用溶液凝固点下降的应用(1)(1)计算物质的摩尔质量计算物质的摩尔质量【例例】有一质量分数为有一质量分数为1.0%1.0%的水溶液，测得其凝固的水溶液，测得其凝固点为点为273.05K。计算溶质的相对分子质量。计算溶质的相对分子质量。解：解：由由TfKf bB Kf 得得假设溶液为假设溶液为100g100g，则溶质为，则溶质为1g1g，溶剂水为，溶剂水为99g99g。那么。那么30(2)(2)冷却剂冷却剂 盐、水混合，冰融化吸热，可降低周围温度盐、水混合，冰融化吸热，可降低周围温度(3)(3)防冻剂防冻剂 汽车水箱防冻剂汽车水箱防冻剂 (质量分数为质量分数为60%60%的乙二醇水溶液的乙二醇水溶液的凝固点为的凝固点为-49)-49)致冷剂：致冷剂冰冰+NaCl、冰、冰+CaCl2 Tf()：-22 -55溶液凝固点下降的应用：溶液凝固点下降的应用：312.2.3溶液的渗透压力（一）渗透现象和渗透压力扩散（扩散（diffusion）:物质从高浓度区域向低浓度区域的自动迁移过程半透膜(semi-permeable membrane)：只允许溶剂(如水)分子透过而溶质(如蔗糖)分子不能透过的多孔性薄膜渗透（渗透（osmosisosmosis）:溶剂分子透过半透膜从纯溶剂向溶液或稀溶液向浓溶液的净迁移32产生渗透现象的两个必要条件：产生渗透现象的两个必要条件：1.1.半透膜的存在半透膜的存在2.2.膜两侧单位体积内溶剂分子数不相等膜两侧单位体积内溶剂分子数不相等（即渗透浓度不同）（即渗透浓度不同）渗透方向：溶剂渗透方向：溶剂溶液溶液 稀溶液稀溶液浓溶液浓溶液33渗透压力：为维持半透膜所隔开的溶液与溶剂之间渗透压力：为维持半透膜所隔开的溶液与溶剂之间的渗透平衡而需要的超额压力。的渗透平衡而需要的超额压力。即阻止渗即阻止渗透现象进行所施加的最小压力。透现象进行所施加的最小压力。符号：符号：单位：单位：Pa或或kPa P(外外)=渗透平衡渗透平衡P(外外)反向渗透反向渗透制净水、污水治理制净水、污水治理P P(外外)34（二）渗透压力与浓度和温度的关系（二）渗透压力与浓度和温度的关系V=nRT =cBRT cB：溶液的浓度，溶液的浓度molL-1 R：8.314kPa mol-1 L K-1：kPa注意：适用于稀溶液注意：适用于稀溶液cBbB（四）渗透压的应用（四）渗透压的应用1.1.测溶质的相对分子量测溶质的相对分子量注意：凝固点降低法测小分子的分子量注意：凝固点降低法测小分子的分子量 渗透压力法测大分子的分子量渗透压力法测大分子的分子量35【例例】P8 1-436医学应用：医学应用：静脉注射：等渗溶液，药水应溶入生理盐水静脉注射：等渗溶液，药水应溶入生理盐水或或50gL-1葡萄糖内葡萄糖内肌肉注射：快扎慢推肌肉注射：快扎慢推372.2.4稀溶液的依数性稀溶液的依数性 稀溶液的依数性稀溶液的依数性难挥发性非电解质稀溶液的蒸气压下降、沸点升高、凝固点降低和渗透压力都与溶质的bB成正比，即与溶质的微粒数成正比，与溶质的本性无关。非电解质非电解质 p=KbB Tb=KbbB Tf=KfbB=RTcB强强(非、弱）电解质非、弱）电解质 p=iKbB Tb=iKbbB Tf=iKfbB=iRTcBi 为正负离为正负离子数之和子数之和382.4 2.4 胶体溶液胶体溶液分散系（dispersed system）:一种或数种物质分散在另一种物质中所形成的系统。例如：矿物分散在岩石中生成矿石，水滴分散在空气中形成云雾，聚苯乙烯分散在水中形成乳胶，溶质分散在溶剂中形成溶液等。分散相（dispersed phase）:被分散的物质。分散介质（dispersed medium）:容纳分散相的连续介质。39Brown运动（Brownian movement）：将一束强光透过溶胶并在光的垂直方向用超显微镜观察，可以观测到溶胶中的胶粒在介质中不停地作不规则的运动。原因：原因：某一瞬间胶粒受到来自周围各方介质分子碰撞的合力未被完全抵消而引起的。胶粒质量愈小，温度愈高，运动速度愈高，Brown运动愈剧烈。40电泳的方向可以判断胶粒所带电荷。负溶胶：大多数金属硫化物、硅酸、金、银等溶胶，向正极迁移，胶粒带负电。正溶胶：大多数金属氢氧化物溶胶，向负极迁移，胶粒带正电。电泳（electrophoresis）：在电场作用下，带电胶粒在介质中的运动。411.4.2 胶团结构胶团结构 用用AgNO3和和KI制备制备AgI溶胶溶胶：AgNO3+KIAgI+KNO3，大大量量AgI分子聚集在一起形成大小在分子聚集在一起形成大小在1100nm的颗粒的颗粒(AgI)m，称，称为为胶核胶核。胶核易吸附与其组成相同的离子（胶核易吸附与其组成相同的离子（Ag+或或I-），若），若AgNO3过量，过量，AgI胶体吸附胶体吸附Ag+，形成以，形成以AgNO3稳定的稳定的AgI胶胶团。胶团为一个团。胶团为一个扩散双电层扩散双电层结构：结构：扩散层扩散层胶粒胶粒胶团胶团 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电位离子：电位离子：被胶核被胶核吸附的离子。吸附的离子。吸附层中的离子通常是制备胶体时所需的稳定剂吸附层中的离子通常是制备胶体时所需的稳定剂。42胶团的示意图：胶团的示意图：胶粒是带电的，而整个胶团是电中性的。胶粒是带电的，而整个胶团是电中性的。胶核胶核吸吸附附层层扩散层扩散层43作作 业（共业（共3道）道）书上 P16 10 P17 15 18(1-3)