無機及分析化學[全](南京大學第五版)ppt課件

1、林政林政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膠體溶液膠體溶液1.1 物質(zhì)的量及其單物質(zhì)的量及其單位位1.1.1 物質(zhì)的量及其單位物質(zhì)的量是國際單位制中7個根本物理量之一，其符號為n，單位為摩爾(mol)，簡稱摩。物質(zhì)的量是表示物質(zhì)所含微粒數(shù)(N)與阿伏加德羅常數(shù)(NA)之比,即n=N/NA。它是把微觀粒子與宏觀可稱量物質(zhì)聯(lián)絡(luò)起來的一種物理量。其表示物質(zhì)所含粒子數(shù)目的多少。物質(zhì)的量的單位是 摩爾、符號：mol 物質(zhì)的量n 粒子數(shù)N阿伏加德羅常數(shù)NA 物質(zhì)的量(mol)=物質(zhì)的質(zhì)量(g)/物質(zhì)的摩爾質(zhì)量(g/mol)阿伏加德羅常數(shù)(NA) 以0.

2、012kg12C所含的碳原子數(shù)作基準，其近似值為6.021023 mol-1 1.1.2 物質(zhì)的量及其單位滿足上述關(guān)系的粒子是構(gòu)成物質(zhì)的根本粒子(如分子、原子、離子、質(zhì)子、中子、電子數(shù))或它們的特定組合。如：1molCaCl2與阿伏加德羅常數(shù)相等的粒子是CaCl2粒子，其中Ca2+為1mol、Cl-為2mol，陰陽離子之和為3mol或原子數(shù)為3mol。在運用摩爾表示物質(zhì)的量時，應(yīng)該用化學式指明粒子的種類，而不運用該粒子的中文稱號。 1.1.3 物質(zhì)的量及其單位摩爾(mol)、毫摩爾(mmol)、微摩爾(mol)納摩爾(nmol)、皮摩爾(pmol)1mol1103mmol 1106mol 11

3、09nmol 11012pmol1.1.4 物質(zhì)的量及其單位以單位體積溶液里所含溶質(zhì)B的物質(zhì)的量來表示溶液組成的物理量，叫做溶質(zhì)B的物質(zhì)的量濃度。普通運用單位： mol / L 物質(zhì)的量濃度(mol/L)=溶質(zhì)的物質(zhì)的量(mol)/溶液的體積(L)cB=nB/V留意 ：體積是指溶液的體積，而不是溶劑的體積。1.1.5 物質(zhì)的量濃度1.1.6 物質(zhì)的量濃度濃度只是物質(zhì)的量濃度的簡稱，其它溶液組分含量的表示法中，假設(shè)運用濃度二字時，前面應(yīng)有特定的定語。如質(zhì)量濃度、質(zhì)量摩爾濃度。1.1.7 質(zhì)量摩爾濃度溶液中某溶質(zhì)B的物質(zhì)的量除以溶劑的質(zhì)量，稱為該溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度。單位為molkg-1,符號為bB

4、。 bB=nB/W式中W為該溶劑的質(zhì)量，以千克kg作單位；nB是溶質(zhì)B的物質(zhì)的量，以摩爾(mol)作單位。1.1.8 質(zhì)量濃度單位體積混合物中某組分的質(zhì)量稱為該組分的質(zhì)量濃度，以符號表示，單位為kg/m3。組分B的質(zhì)量濃度定義式為 =mB/V式中mB混合物中組分B的質(zhì)量，kg;V混合物的體積，m3。 常用單位是:g/L1.1.9 質(zhì)量分數(shù) 溶液中溶質(zhì)B的質(zhì)量分數(shù)是溶質(zhì)B的質(zhì)量mB與溶液質(zhì)量m之比。符號是B ，量綱為一。B mB/m如，100gNaCl溶液中含10gNaCl，可表示為NaCl10%1.1.10 體積分數(shù)純物質(zhì)B在某溫度和壓力下的體積，除以在一樣溫度和壓力下的溶液的總體積 。符號為

5、，量綱為一。體積分數(shù)常用于溶質(zhì)為液體的溶液，假設(shè)混合過程中產(chǎn)生的體積變化很小，可近似地以為等于溶質(zhì)的體積溶液的總體積 ?！纠浚褐獫饬蛩岬拿芏葹?.84g/ml，其質(zhì)量分數(shù)為95.6%，一升濃硫酸中含有的n(H2SO4)、n(1/2H2SO4)、c(H2SO4)、c(1/2 H2SO4)各為多少？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

6、/L【例】：250克溶液中含有40克NaCl，計算此溶液的質(zhì)量摩爾濃度。解： 水的質(zhì)量250-40 = 210克 b(NaCl) = 40/(58.5210) 1000 = 3.26 mol/kg【例】：在100ml水中溶解17.1g蔗糖(C12H22O11)，溶液的密度為1.0638g/ml，求蔗糖的物質(zhì)的量濃度，質(zhì)量摩爾濃度。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

7、.1 = 0.5 (mol/kg)分散系分散質(zhì)+分散劑1.2分散系一種或幾種物質(zhì)以細小的粒子分散在另一種物質(zhì)里所構(gòu)成的系統(tǒng)稱分散系。如：糖水和泥水等等。、按聚集形狀分氣氣空氣氣液汽水 氣固浮石液氣云、霧液液酒精 液固肉凍固氣煙、塵固液溶液 固固合金 1.2.1 分散系的分類：、按分散質(zhì)粒子的大小分 100 nm 粗分散系懸濁液、乳狀液1.2.1 分散系的分類：1.2.2 相 1.相體系中具有一樣化學性質(zhì)和物理性質(zhì)的均勻部分。 2相的特點A任何部分的物理性質(zhì)和化學性質(zhì)一樣。B一個相并不一定是一種單質(zhì)，如食鹽溶液(NaCl和H2O)。 C單相體系 分子分散系，如飽和食鹽水、糖水等。溶質(zhì)與溶劑已成一

8、體，組分間沒有界面。D多相體系膠體分散系和粗分散系，如溶膠；懸濁液等。各組分的物理性質(zhì)和化學性質(zhì)不同，并具有明顯的界面。 1.2.3 理想氣體pV = nRT R- 摩爾氣體常量摩爾氣體常量理想氣體形狀方程式：理想氣體形狀方程式：在在STP下，下，p =101.325kPa, T=273.15Kn=1.0 mol時時, Vm=22.414L=22.41410-3m3nTpVR R=8.314 kPaLK-1mol-1118.314J molK33101325Pa22.414 10 m1.0mol 273.15K組分氣體：組分氣體： 理想氣體混合物中每一種理想氣體混合物中每一種氣體叫做組分氣體。

9、氣體叫做組分氣體。分壓：分壓： 組分氣體組分氣體B在一樣溫度下占有與混合在一樣溫度下占有與混合氣體一樣體積時所產(chǎn)生的壓力，叫做組分氣體一樣體積時所產(chǎn)生的壓力，叫做組分氣體氣體B的分壓。的分壓。BBn RTpV 1.2.4 分壓定律分壓定律：混合氣體的總壓等于混合氣體中各組分氣混合氣體的總壓等于混合氣體中各組分氣體分壓之和。體分壓之和。p = p1 + p2 + pi 或或 p = pB VnRTp ,2211VRTnpVRTnp1212iin RTn RTn RTRTpnnnVVVV n =n1+ n2+ni 分散質(zhì)以分子或者比分子更小的質(zhì)點如原子或離子均勻地分散在分散劑中的分散系稱為溶液。溶

10、溶 液液氣態(tài)溶液氣態(tài)溶液(空氣空氣)液態(tài)溶液：液態(tài)溶液：(水溶液水溶液)固態(tài)溶液固態(tài)溶液 (合金合金)溶質(zhì)溶質(zhì)溶劑溶劑1. 3 溶液通性：只與濃度溶質(zhì)粒子的數(shù)目有關(guān)而與溶質(zhì)本性無關(guān)的性質(zhì)稱為溶液的通性，又叫溶液的依數(shù)性。 1. 3.1溶液的通性蒸氣壓下降 沸點上升凝固點下降 具有浸透壓初始： V蒸發(fā) V凝聚平衡： V蒸發(fā) = V凝聚純水的蒸氣壓表示圖純水的蒸氣壓表示圖氣液兩相平衡 蒸發(fā) H2O(l) H2O(g) 凝聚 1.3.1.1溶液的蒸氣壓下降在純?nèi)軇┲袇⑴c難揮發(fā)的物質(zhì)以后，達平衡時，p溶液總是小于同溫度下的p純?nèi)軇?，即溶液的蒸氣壓下降。p=p純p液蒸汽壓下降的緣由：純?nèi)軇┱ＵＨ芤?/p>

11、少少 拉烏爾定律：在一定的溫度下，難揮發(fā)的非電拉烏爾定律：在一定的溫度下，難揮發(fā)的非電解質(zhì)稀溶液的蒸氣壓，等于純?nèi)軇┑恼魵鈮撼私赓|(zhì)稀溶液的蒸氣壓，等于純?nèi)軇┑恼魵鈮撼嗽撊軇┰谌芤褐械哪柗謹?shù)。該溶劑在溶液中的摩爾分數(shù)。 p ：溶液的蒸氣壓 p*：純?nèi)軇┑恼魵鈮簄A ：溶劑的物質(zhì)的量 nB ：溶質(zhì)的物質(zhì)的量 nA p= p* nA + nBp液p純劑 ，c液越大，p液越小。 p純p液的差值也越大。沸點:溶液的蒸氣壓p溶液與外壓p外壓相等時的溫度稱為該溶液的沸點。 純水：p外 = 101.3kPa，t純水 = 100. 難揮發(fā)物質(zhì)溶液的沸點總是高于純?nèi)軇┑姆悬c。難揮發(fā)物質(zhì)溶液的沸點總是高于純?nèi)軇┑?/p>

12、沸點。1.3.1.2 溶液的沸點上升p溶液 V糖水浸透：溶劑分子經(jīng)過半透膜自動單向分散的過程稱為浸透。當v純水 = v糖水浸透停頓。糖水溶液增高的這部分水的靜壓力就是糖水溶液的浸透壓。浸透壓：在一定的溫度下，在半透膜兩邊維持浸透平衡所需施加的外壓力，稱為該溶液的浸透壓。用符號表示。純水純水糖水糖水 h純水純水糖水糖水 1、醫(yī)學上輸液必需輸?shù)葷B溶液。 2、動物體內(nèi)水份的保送。 3、植物從土壤中吸收水份和營養(yǎng)。4、求算溶質(zhì)的分子量。浸透景象在生命過程中的重要作用：低滲溶液低滲溶液高滲溶液高滲溶液1 1、同一溫度下，溶液的浸透壓與濃度成正比。、同一溫度下，溶液的浸透壓與濃度成正比。2 2、一樣濃度時

13、，浸透壓與熱力學溫度成正比。、一樣濃度時，浸透壓與熱力學溫度成正比。V = n(B)RT = c(B)RT b(B)RT 溶液很稀時，溶液很稀時， c(B) b(B) R：氣體常數(shù)：氣體常數(shù) 8.314 kPa L mol-1.K-1 T：熱力學溫度絕對溫度：熱力學溫度絕對溫度【例】人體血的浸透壓為709.275kPa, 人體溫度為37。試計算給人體輸液時所用葡萄糖溶液的質(zhì)量分數(shù)是多少？(設(shè)葡萄糖溶液密度是1.01g.ml-1；葡萄糖的分子摩爾質(zhì)量M為180g.mol-1)。解： = c(葡) RT c = /RT c(葡) = 709.275/8.314(273.15+37) = 0.28

14、mol.L-1 AW= c(葡) M/1000 =(0.28180/10001.01)100% = 5.0%當施加在膜溶液側(cè)的壓力大于浸透壓力時，水的流向就會逆轉(zhuǎn)，此時，溶液中的水將流入純水側(cè)，上述景象就是水的反浸透。反浸透 鹽水鹽水 淡水淡水p p 反浸透法凈化水反浸透法凈化水反浸透膜孔徑小至納米級，在一定的壓力下，H2O分子可以經(jīng)過膜，水中的無機鹽、重金屬離子、有機物、膠體、細菌、病毒等雜質(zhì)無法經(jīng)過膜，從而使可以透過的純水和無法透過的濃縮水嚴厲區(qū)分開來。 【例】海水在298K時的浸透壓為1479kPa，采用反浸透法制取純水，試確定用1000cm3的海水經(jīng)過只能使水透過的半透膜，提取100c

15、m3的純水，所需求的最小外加壓力是多少? 解： 隨著反浸透的進展，海水中鹽的濃度增大，當?shù)玫?00cm3純水時，最終海水的浸透壓2和初始海水的浸透壓1的比值為 222111c RTccRTc2211ccc1 = n mol1000cm3c2 n mol (1000 -100)cm3 211000109009cc210147916439kPa 由于浸透前后溶質(zhì)的物質(zhì)的量未減少高濃度溶液和強電解質(zhì)溶高濃度溶液和強電解質(zhì)溶液也有依數(shù)性，但不遵守拉烏液也有依數(shù)性，但不遵守拉烏爾定律，故不可用稀溶液依數(shù)爾定律，故不可用稀溶液依數(shù)性的公式進展計算。性的公式進展計算。)(RTKKTKpbbff蒸BbT對于難

16、揮發(fā)、非電解質(zhì)稀溶液對于難揮發(fā)、非電解質(zhì)稀溶液 cb(B)，幾種，幾種通性可以相互聯(lián)絡(luò)起來，可以相互換算：通性可以相互聯(lián)絡(luò)起來，可以相互換算： 膠體是一種高度分散的多相體系。膠體是一種高度分散的多相體系。 分散質(zhì)為固相分散質(zhì)為固相 (1100nm) 分散劑為液相分散劑為液相1.4 膠體溶液1、動力學性質(zhì)：、動力學性質(zhì)： 布朗運動布朗運動 布朗運動布朗運動1.4 .1膠體溶液的性質(zhì)膠粒因布朗運動而具有一定的分散作用。膠粒因布朗運動而具有一定的分散作用。布朗運動產(chǎn)生的緣由：布朗運動產(chǎn)生的緣由： 分散質(zhì)粒子本身處于不斷的熱運動中。分散質(zhì)粒子本身處于不斷的熱運動中。 分散劑分子對分散質(zhì)粒子的不斷撞擊。

17、分散劑分子對分散質(zhì)粒子的不斷撞擊。 液體分子對溶液體分子對溶膠粒子的撞擊膠粒子的撞擊 粗分散系粗分散系2、光學性質(zhì)：丁鐸爾效應(yīng)、光學性質(zhì)：丁鐸爾效應(yīng) 光學原理：強光照到分散質(zhì)粒子上，假設(shè)粒子光學原理：強光照到分散質(zhì)粒子上，假設(shè)粒子直徑大于入射光直徑大于入射光 波長，那么發(fā)生反射或折射，如波長，那么發(fā)生反射或折射，如粗分散系。假設(shè)粒子直徑與入粗分散系。假設(shè)粒子直徑與入 射光波長相比較，射光波長相比較，那么發(fā)生散射。那么發(fā)生散射。 散射光稱為乳光。散射光稱為乳光。Fe(OH)3膠體丁鐸爾效應(yīng)表示圖丁鐸爾效應(yīng)表示圖光源光源凸透鏡凸透鏡光錐光錐 溶膠中分散質(zhì)粒子直徑：溶膠中分散質(zhì)粒子直徑： 1 100

18、 nm 可見光波長：可見光波長： 400 700 nm 在真溶液中，溶質(zhì)顆粒太小在真溶液中，溶質(zhì)顆粒太小10-9 Ca2+ Cs+ Rb+ K+ Na+ Li+ Cl- Br- NO3- I-離子半徑離子半徑+Li+ Na+ K+ Rb+ Li+ Na+ K+ Rb+ Rb+ K+ Na+ Cs+ Rb+ K+ Na+ Li+Li+Li+Li+Rb+Rb+HOH+HOHHOHHOHHOH分散質(zhì)粒子合并變大，最后從分散劑分散質(zhì)粒子合并變大，最后從分散劑中分別出來的過程稱為聚沉或凝結(jié)。溶膠中分別出來的過程稱為聚沉或凝結(jié)。溶膠聚沉后外觀呈現(xiàn)渾濁。聚沉后外觀呈現(xiàn)渾濁。 1、參與電解質(zhì)；研討最多運用最廣

19、、參與電解質(zhì)；研討最多運用最廣 2、參與帶相反電荷的膠體；、參與帶相反電荷的膠體； 3、長時間加熱。、長時間加熱。 促使膠體聚沉的方法有：促使膠體聚沉的方法有：1.4.6 溶膠的聚沉參與電解質(zhì)聚沉的緣由：參與電解質(zhì)后，參與電解質(zhì)聚沉的緣由：參與電解質(zhì)后，吸附層的反離子增多，吸附層的反離子增多， 膠粒所帶電荷大大減膠粒所帶電荷大大減少，排斥力減弱，使膠粒合并成大顆粒而聚少，排斥力減弱，使膠粒合并成大顆粒而聚沉。沉。留意：膠體的聚沉是不可逆的。留意：膠體的聚沉是不可逆的。1.5高分子溶液2、是單個分子分散的單相體系，是真溶液，、是單個分子分散的單相體系，是真溶液，溶解過程是自動的，也是可逆的，是熱力學溶解過程是自動的，也是可逆的，是熱力學的穩(wěn)定體系。的穩(wěn)定體系。3、無丁鐸爾效應(yīng)由于高分子化合物分子中含、無丁鐸爾效應(yīng)由于高分子化合物分子中含有大量的親水基團有大量的親水基團(-OH， -COOH、-NH2 )，溶劑化作用強，溶質(zhì)與溶劑間無界面。溶劑化作用強，溶質(zhì)與溶劑間無界面。1、高分子化合物的分子量可達幾百萬，長、高分子化合物的分子量可達幾百萬，長度可達幾百納米，但截面積只度可達幾百納米，但截面積只 相當于一個普相當于一個普通分子大小。通分子大小。 1.5.1 鹽析作用大分子的溶質(zhì)之所以溶于水中，是大大分子的溶質(zhì)之所以溶于水中，是大量的親水基團與