第三章物質(zhì)的狀態(tài)與相變

第三章物質(zhì)的狀態(tài)與相變廣東省食品藥品職業(yè)學(xué)院2023/2/61化學(xué)基礎(chǔ)與分析技術(shù)基本內(nèi)容和重點要求重點要求掌握理想氣體狀態(tài)方程、分壓定律、飽和蒸氣壓3.1氣體3.2液體3.3固體2023/2/62

3.1氣體3.1.1理想氣體3.1.2實際氣體3.1.3氣體狀態(tài)方程3.1.4氣體的分壓定律和分體積定律2023/2/63理想氣體概念：分子體積與氣體體積相比可以忽略不計分子之間沒有相互吸引力分子之間及分子與器壁之間發(fā)生的碰撞不造成動能損失2023/2/643.1.1理想氣體

3.1.2實際氣體

實際氣體分子本身有一定體積，其真正體積比表觀體積小；實際氣體分子間有相互作用力，因此其真正壓力比表觀的壓力大。2023/2/653.1.3氣體狀態(tài)方程

理想氣體的狀態(tài)方程pV＝nRT描述理想氣體在處于平衡態(tài)時，壓強(qiáng)、體積、物質(zhì)的量、溫度間關(guān)系的狀態(tài)方程。它建立在波義耳定律、查理定律、蓋-呂薩克定律等經(jīng)驗定律上。2023/2/66波義爾定律：當(dāng)n和T一定時，氣體的V與p成反比

V1/p

(1)查理-蓋呂薩克定律：n和p一定時，V與T成正比

V

T

(2)阿佛加德羅定律：p與T一定時，V和n成正比

V

n

(3)以上三個經(jīng)驗定律的表達(dá)式合并得V

nT/p

(4)理想氣體的狀態(tài)方程

2023/2/67實際氣體狀態(tài)方程

2023/2/68

是壓力校正項，即稱為內(nèi)壓力；b是體積校正項，是氣體分子占有的體積。常量a，b大小與氣體分子摩爾質(zhì)量正比，a大則分子間作用力大。3.1.4氣體分壓定律和分體積定律（一）氣體分壓定律——道爾頓定律：P總、P分、n總、n分之間的關(guān)系

P總=Pi=P1+P2+P3+·····P1/

P2

=n1/n2理想氣體中某一組分B的分壓等于該組分單獨存在于混合氣體的溫度T及總體積V的條件下所具有的壓力；而混合氣體的總壓即等于各組分單獨存在于混合氣體的溫度、體積條件下產(chǎn)生壓力的總和。2023/2/69（二）氣體分體積定律阿馬加定律：即理想氣體混合物的總體積V為各組分分體積之和；同溫同壓下，理想氣體各組分物質(zhì)體積比必等于它們的“物質(zhì)的量”之比；2023/2/610：分體積與總體積之比，稱組分氣體的體積分?jǐn)?shù)，它在數(shù)值上即等于其摩爾分?jǐn)?shù)，即，例題：某溫度下，將1.013x105Pa的N22L和0.5065x105Pa的O23L放入6L的真空容器中求N2和O2的分壓及混合氣體總壓。3.2液體2023/2/6123.2.1液體的蒸發(fā)3.2.2液體的沸騰3.2.3氣體的液化3.2.4相圖3.2.1液體的蒸發(fā)（1）蒸發(fā)過程蒸發(fā)指的是物質(zhì)從液態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)的相變過程。

2023/2/613影響蒸發(fā)的因素：一是與溫度高低有關(guān)二是與液面面積大小有關(guān)三是與空氣流動有關(guān)3.2.1液體的蒸發(fā)（2）飽和蒸氣壓當(dāng)蒸氣的凝聚速度和液體蒸發(fā)速度相等時，體系達(dá)到一種動態(tài)平衡，這時的蒸氣壓力叫飽和蒸氣壓。飽和蒸汽壓特征：1、液體的自有屬性，外界條件（溫度、壓力）一定，就有確定的數(shù)值。2、是描述單組分體系氣液兩相平衡時具備的特征。3、不同環(huán)境，其數(shù)值不同。如真空、惰性氣體。4、蒸氣壓越大表示液體內(nèi)分子的逃逸傾向越大，即越容易揮發(fā)。

2023/2/6143.2.2液體的沸騰與沸點升高溫度，液體蒸氣壓增大。當(dāng)液體蒸氣壓與外界壓力相等時，稱之為沸騰。沸騰與蒸發(fā)的區(qū)別？我們把外壓等于一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(101.325kPa)時液體的沸騰溫度稱作正常沸點，簡稱沸點。水的沸騰溫度，隨外界壓力增大而增大。見下表2023/2/615在沸騰時，液體的氣化是在整個液體中進(jìn)行，與蒸發(fā)在液體表面進(jìn)行是有區(qū)別的。液體的沸騰溫度與外界壓力密切相關(guān)。當(dāng)外界壓力增大，沸騰溫度升高，外壓減小，沸騰溫度降低，而蒸發(fā)是時刻進(jìn)行的。3.2.2液體的沸騰與沸點3.2.2液體的沸騰與沸點3.2.3氣體的液化

氣體變成液體的過程叫做液化或凝聚。在降低溫度（減小液體的飽和蒸氣壓）或壓縮體積。

臨界狀態(tài)：指純物質(zhì)的氣、液兩相平衡共存的極限熱力狀態(tài)

臨界溫度Tc：在加壓條件下使氣體液化所需的一定的溫度。臨界壓強(qiáng)Pc：在臨界溫度時，使氣體液化所需的最低壓強(qiáng)。臨界體積Vc：在臨界溫度和臨界壓強(qiáng)下，1mol氣體所占的體積。2023/2/618物質(zhì)的壓力和溫度同時超過它的臨界壓力和臨界溫度的狀態(tài)稱為該物質(zhì)的超臨界狀態(tài)。超臨界狀態(tài)是一種特殊的流體。在臨界點附近，它有很大的可壓縮性，適當(dāng)增加壓力，可使它的密度接近一般液體的密度，因而有很好的溶解性能。另一方面，超臨界態(tài)的黏度只有一般液體的1/12至1/4，但它的擴(kuò)散系數(shù)卻比一般液體大7至24倍，近似于氣體。3.2.3氣體的液化

超臨界萃取設(shè)備3.2.4相圖（一）相被人為劃定作為研究對象的物質(zhì)叫系統(tǒng)。在一個系統(tǒng)中，物理和化學(xué)性質(zhì)完全相同并且組成均勻的部分稱為相。相和態(tài)是兩個不同的概念，態(tài)是指物質(zhì)的聚集狀態(tài)，如由乙醚和水所構(gòu)成的系統(tǒng)，只有一個狀態(tài)——液態(tài)，卻包含有兩個相。2023/2/6213.2.4相圖（二）相平衡在一定的條件下，當(dāng)一個多相系統(tǒng)中各相的性質(zhì)和數(shù)量均不隨時間變化時，稱此系統(tǒng)處于相平衡。2023/2/622（三）水的相圖

2023/2/623水的蒸氣壓曲線臨界點冰的蒸氣壓曲線水的凝固曲線2023/2/6243.3固體3.3.2晶體的一般特性3.3.3液體凝固與固體熔化3.3.1晶體與非晶體2.3.1晶體與非晶體（1）概念晶體：有比較固定的體積和形狀、質(zhì)地比較堅硬，內(nèi)部質(zhì)點呈有規(guī)則的空間排列；非晶體：內(nèi)部質(zhì)點呈毫無規(guī)律的排列。晶體與非晶體的可壓縮性、擴(kuò)散性很差。2023/2/6252.3.1晶體與非晶體（2）晶體與非晶體的不同點（a）可壓性和擴(kuò)散性均不同（b）晶體有固定的外形，非晶體沒有（c）晶體有固定的熔點，非晶體沒有（d）晶體有各向異性，非晶體則是各向同性的2023/2/626晶體的一般特性有一定的幾何外形有固定的熔點某些性質(zhì)各向異性有一定的對稱性面角守恒3.3.3液體凝固與固體熔化液體凝固液體變?yōu)楣腆w的過程叫凝固；晶體物質(zhì)凝固時的溫度即凝固點，不同晶體凝固點不同。非晶體物質(zhì)無凝固點。同一種晶體，凝固點與壓強(qiáng)有關(guān)。凝固時體積膨脹的晶體，凝固點隨壓強(qiáng)的增大而降低；凝固時體積縮小的晶體，凝固點隨壓強(qiáng)的增大