無機化學(xué)基礎(chǔ)知識

第一篇無機化學(xué)基礎(chǔ)知識

第一章溶液和膠體學(xué)習(xí)目標：1、了解分散系的分類及主要特征。2、掌握溶液濃度的各種表示方法。3、聯(lián)系農(nóng)業(yè)實際掌握稀溶液的依數(shù)性及應(yīng)用。4、掌握膠體溶液的結(jié)構(gòu)及其性質(zhì)。主要知識點分散系濃度稀溶液的依數(shù)性膠體溶液分散系定義：一種或幾種物質(zhì)的微小粒子分散在另一物質(zhì)中組成的系統(tǒng)叫做分散系。被分散的物質(zhì)叫做分散質(zhì)；起分散作用的物質(zhì)，也就是分散質(zhì)周圍的介質(zhì)則叫做分散劑。分散系的分類類型分散質(zhì)微粒大?。╪m）特性粗分散系>100不能穿過濾紙膠體分散系1~100能穿過濾紙分子、離子分散系<1能穿過濾紙和半透膜分散系的分類分子、離子分散系膠體分散系粗分散系低分子溶液（分散質(zhì)是小分子）高分子溶液(分散質(zhì)是大分子)膠體溶液(分散質(zhì)是分子的小集合體)濁液（分散質(zhì)是分子的大集合體）最穩(wěn)定很穩(wěn)定穩(wěn)定不穩(wěn)定電子顯微鏡不可見超顯微鏡可觀察其存在一般顯微鏡可見能透過半透膜能透過濾紙,不能透過半透膜不能透過濾紙單相體系多相體系分散體系按分散質(zhì)和分散劑的聚集態(tài)分類分散質(zhì)分散劑實例名稱氣氣混合氣體（空氣）液氣云霧固氣煙塵氣液泡沫、汽水液液牛奶、農(nóng)藥乳濁液固液泥漿溶膠、墨水氣固泡沫塑料液固珍珠、肉凍固固合金、有色玻璃溶液組成的表示方法濃度：一定量溶液（或溶劑）中所含溶質(zhì)的量。常用：

物質(zhì)的量濃度

質(zhì)量摩爾濃度

質(zhì)量分數(shù)

質(zhì)量濃度物質(zhì)的量濃度CB溶質(zhì)B的物質(zhì)的量除以溶液的總體積。溶質(zhì)B的物質(zhì)的量mol溶液的體積L物質(zhì)的量濃度mol/L

物質(zhì)的量nB：單位：摩爾mol物質(zhì)的質(zhì)量g摩爾質(zhì)量g/mol物質(zhì)的量mol物質(zhì)的量濃度CB：

思考：0.4克氫氧化鈉溶于水配成100ml溶液，所得溶液的物質(zhì)的量濃度是多少？溶質(zhì)B的物質(zhì)的量與溶劑的質(zhì)量之比。設(shè)某溶液由溶劑A和溶質(zhì)B組成，則溶質(zhì)B的質(zhì)量摩爾濃度為：質(zhì)量摩爾濃度bB溶質(zhì)B的物質(zhì)的量mol溶劑A的質(zhì)量Kg質(zhì)量摩爾濃度mol·Kg－1☆質(zhì)量摩爾分數(shù)bB不受溫度變化的影響思考：1.0gNaCl溶于9.0g水中，所得溶液的質(zhì)量摩爾濃度是多少？質(zhì)量分數(shù)

B

溶質(zhì)B的質(zhì)量與混合物質(zhì)量之比。

溶質(zhì)B的質(zhì)量g混合物的質(zhì)量g思考：將10gNaCl溶于100g水中配成溶液，計算所得溶液中NaCl的質(zhì)量分數(shù)。

物質(zhì)的量濃度CB和質(zhì)量分數(shù)B的關(guān)系：單位：g/ml或g/cm3思考：P21-5思考：質(zhì)量濃度ρB溶質(zhì)B的質(zhì)量除以溶液的總體積。

溶質(zhì)B的質(zhì)量g

溶液的總體積L質(zhì)量濃度g/L思考：盡管表示濃度的形式多樣，其實都是表示溶液中各組分的相對量的關(guān)系。()關(guān)于物質(zhì)的量濃度，敘述正確的是()。

A、每升溶液中所含溶質(zhì)的質(zhì)量

B、每升溶液中所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量

C、每升水中所含溶質(zhì)的質(zhì)量

D、每升水中所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量稀溶液的依數(shù)性溶液的某些性質(zhì)與溶液中溶質(zhì)的本性有關(guān)，例如溶液的顏色、體積的變化、溶液的密度、導(dǎo)電性等等。所有的溶液又都具有一些共同的性質(zhì)（即通性），例如溶液蒸氣壓下降（p）、沸點上升（tb）、凝固點下降（tf）以及產(chǎn)生滲透壓等。這些性質(zhì)與溶液中溶質(zhì)的濃度有關(guān)，而與溶質(zhì)的本性無關(guān)。溶液的這些共同性質(zhì)稱為依數(shù)性。稀溶液的依數(shù)性：溶液的蒸氣壓下降溶液的沸點升高溶液的凝固點下降溶液的滲透壓溶液的蒸氣壓下降什么叫溶液的蒸氣壓？液體的氣化：蒸發(fā)蒸發(fā):

液體表面的氣化現(xiàn)象叫蒸發(fā)（evaporation)。敞口容器分子的動能：紅色：大黑色：中藍色：低液體的氣化：蒸發(fā)蒸發(fā):密閉容器蒸發(fā)凝結(jié)

“動態(tài)平衡”恒溫分子的動能：紅色：大黑色：中藍色：低飽和蒸氣壓：與液相處于動態(tài)平衡的這種氣體叫飽和蒸氣，它的壓力叫飽和蒸氣壓，簡稱蒸氣壓P

。飽和蒸氣壓的特點：1.溫度恒定時，為定值；2.氣液共存時，不受量的變化；3.不同的物質(zhì)有不同的數(shù)值。飽和蒸氣壓的特點：1、一定溫度下，每種液體的飽和蒸氣壓是固定的。如：20℃時，水的飽和蒸氣壓為2.33KPa，酒精為5.85KPa。2、液體的飽和蒸氣壓隨溫度升高而增大。溫度℃020406080100120蒸氣壓KPa0.612.337.3719.9247.34101.33202.65溶液的蒸氣壓下降

(相對于純?nèi)軇?純?nèi)軇兯┤芤海ㄌ撬┙Y(jié)論：在一定溫度下，每種液體的飽和蒸氣壓是一個定值。實驗證明，如果在某一液體中溶解了少量難揮發(fā)的溶質(zhì)（如蔗糖）后，溶液的蒸氣壓便下降。因此，在同一溫度下溶液的蒸氣壓總是低于純?nèi)軇┑恼魵鈮?。原因?、溶劑化分子的束縛2、溶劑化分子占據(jù)一定的表面思考：純水濃溶液空杯稀溶液充分放置后一組數(shù)據(jù)：實驗測定25C時，水的飽和蒸氣壓:

p(H2O)=3167.7Pa；

0.5mol·kg-1

糖水的蒸氣壓則為:

p(H2O)=3135.7Pa；

1.0mol·kg-1

糖水的蒸氣壓為:

p(H2O)=3107.7Pa。結(jié)論：

溶液的蒸氣壓比純?nèi)軇┑?，溶液濃度越大，蒸氣壓下降越多?/p>

蒸氣壓下降的實例：

植物的抗旱性

植物的抗旱性與溶液的蒸氣壓下降有關(guān)，當(dāng)外界氣溫偏離正常值（升高）時，有機體細胞內(nèi)糖類水解增強，從而增大了細胞汁液的濃度，使細胞液的蒸氣壓下降，致使水分蒸發(fā)減慢，這樣，植物在較高溫度下能夠保持必要的水分，表現(xiàn)出一定的抗旱性。

溶液的沸點(boilingpoint)升高沸點：

液體的沸點是指其蒸氣壓等于外界大氣壓力時的溫度。結(jié)論：溶液的沸點總是高于純?nèi)軇┑姆悬c。為什么？溶液的沸點(boilingpoint)升高

溶液沸點升高的根本原因是溶液的蒸氣壓下降。而溶液蒸氣壓下降的程度與溶液的濃度成正比，而與溶質(zhì)的本性無關(guān)，因此溶液的沸點上升也與溶液的濃度成正比。溶液的凝固點(freezingpoint)下降凝固點：在標準狀況下，純液體蒸氣壓和它的固相蒸氣壓相等時的溫度為該液體的凝固點。溶液蒸氣壓總是低于純?nèi)軇┑恼魵鈮海芤耗厅c會下降。溶液的凝固點(freezingpoint)下降

溶液凝固點下降的根本原因也是溶液的蒸氣壓下降。而溶液蒸氣壓下降的程度與溶液的濃度成正比，而與溶質(zhì)的本性無關(guān)，因此溶液的凝固點下降也與溶液的濃度成正比。凝固點下降的實例：

植物的抗寒性

植物的抗寒性與溶液的凝固點下降有關(guān)，當(dāng)外界氣溫偏離正常值（降低）時，有機體細胞內(nèi)糖類水解增強，從而增大了細胞汁液的濃度，濃度越大，凝固點下降越多，從而使植物細胞液在0℃左右不至于冰凍，表現(xiàn)出一定的抗寒性。思考：

一密閉容器內(nèi)有一杯純水和一杯糖水，如果外界條件不改變，久置后這兩個杯中()。A、照舊保持不變B、糖水一半轉(zhuǎn)移到純水杯中C、純水一半轉(zhuǎn)移到糖水杯中D、純水幾乎都能轉(zhuǎn)移到糖水杯中思考：

將冰塊分別放在273K的純水和食鹽水中，可以看到，放在（）中的冰塊先融化A、純水B、食鹽水C、不分先后D、不好判斷思考：

氣候變冷時，植物會自動調(diào)節(jié)細胞液的濃度，使凝固點降低，細胞液濃度將()。A、增大B、減小C、不變D、都不是溶液的滲透壓(Osmoticpressure)滲透現(xiàn)象：

擴散現(xiàn)象半透膜滲透現(xiàn)象擴散現(xiàn)象在燒杯中裝滿清水，然后將一滴紅墨水輕輕滴入清水中。開始時，紅墨水和清水間的界線分明，但是它們逐漸就會混合均勻，變成一杯淡紅色的水。

不同的物質(zhì)在接觸時，彼此進入對方的現(xiàn)象，叫做擴散現(xiàn)象。也即由于粒子（原子、分子或分子集團）的熱運動自發(fā)地產(chǎn)生物質(zhì)遷移現(xiàn)象。半透膜

只允許某種混合氣體或溶液中的某一種物質(zhì)（小分子）透過而不允許另一種物質(zhì)（較大的分子）透過的薄膜，叫做半透膜。例如，動物的腸衣，只允許水分子通過，而不允許糖的分子透過。滲透現(xiàn)象

在一定溫度下用一個只能使溶劑透過而不能使溶質(zhì)透過的半透膜把純?nèi)軇┡c溶液隔開，溶劑就會通過半透膜滲透到溶液中使溶液液面上升，直到溶液液面升到一定高度達到平衡狀態(tài)，滲透才停止。溶液的滲透壓純水糖水液面上升半透膜液面下降施加壓力滲透現(xiàn)象發(fā)生的條件

1.半透膜的存在

2.半透膜兩側(cè)的溶液濃度不相等，即膜兩側(cè)的溶液存在著濃度差滲透的結(jié)果：縮小膜兩側(cè)的濃度差。滲透方向：溶劑（水）分子從純?nèi)軇┫蛉芤簼B透或從稀溶液向濃溶液中滲透滲透現(xiàn)象產(chǎn)生的原因

單位體積內(nèi)水中的水分子數(shù)目大于溶液中的水分子數(shù)目，在單位時間內(nèi)，由水通過半透膜進入糖水溶液中的水分子比由糖水溶液進入水中的水分子多，致使液面升高。滲透平衡隨著溶液液面的升高，靜水壓增加，溶液中的溶劑分子透過半透膜進入純?nèi)軇┲械乃俣燃涌欤?dāng)單位時間內(nèi)半透膜兩側(cè)透過的溶劑分子數(shù)相等時，液面不再升高，此時體系達到了滲透平衡。滲透壓：如果用半透膜將溶液與純?nèi)軇└糸_，并在溶液液面上施加一定的壓力（h），若能恰好阻止?jié)B透現(xiàn)象的產(chǎn)生，該壓力即為滲透壓。用符號“”表示單位為kPa定義：滲透壓定律實驗證明：

a.在一定溫度下，溶液的滲透壓與它的濃度成正比。

C

b.在一定濃度下，溶液的滲透壓與絕對溫度成正比。

T溶液的滲透壓與溫度、濃度的關(guān)系：

＝CBRT式中－溶液的滲透壓kPa

CB－溶液濃度mol/L

T－絕對溫度K(273.15＋t℃)

R－氣體常數(shù)為8.314J.mol-1.K-1此式就是非電解質(zhì)稀溶液的范特荷甫滲透壓公式－－溶液滲透壓與溶液中溶質(zhì)的濃度和溫度成正比，而與溶質(zhì)的本性無關(guān)，故滲透壓也是溶液的依數(shù)性質(zhì)。＝CRT的重要意義在一定溫度下，溶液的滲透壓與溶液的濃度成正比，即與溶液中溶質(zhì)的數(shù)目成正比，而與溶質(zhì)的本性無關(guān)不論溶質(zhì)微粒是小分子或大分子，只要溶液中溶質(zhì)粒子的數(shù)目相等，則滲透壓就相同等滲、高滲和低滲溶液滲透壓相等的溶液稱為等滲溶液對于滲透壓不相等的兩種溶液，相對來說，其中滲透壓較高的稱為高滲溶液，滲透壓較低的稱為低滲溶液。反向滲透滲透壓平衡與生命過程的密切關(guān)系：①給患者輸液的濃度；②植物的生長；反滲透技術(shù)（RO）Back滲透壓應(yīng)用實例：

植物的生長發(fā)育

植物的生長發(fā)育與土壤溶液的滲透壓有關(guān)，植物的細胞膜多具有半透膜的性能，當(dāng)土壤溶液的滲透壓低于植物細胞液的滲透壓時，植物能不斷從土壤中吸收水分和養(yǎng)分進行正常的生長發(fā)育。思考：施肥過多會如何？思考：施肥過多，引起農(nóng)作物凋萎，其原因是由于滲透壓（）。A、土壤溶液的滲透壓小于空氣中的大氣壓B、土壤溶液小于植物細胞液C、土壤溶液等于植物細胞液D、土壤溶液大于植物細胞液思考：淡水魚與海魚不能交換生活環(huán)境，因為淡水與海水的()?A、pH值不同B、密度不同C、滲透壓不同D、溶解氧不同作業(yè)：用稀溶液的依數(shù)性解釋下列問題：1、為什么在冰凍的田上撒些草木灰，冰較易融化？2、為什么海水較河水難結(jié)冰？3、施肥過多，為什么會引起作物枯萎？膠體溶液

由顆粒直徑在10-9—10-7m的分散質(zhì)組成的體系為膠體分散系。膠體分散系是高度分散的多相體系，分為：膠體溶液，又稱溶膠－－固體分散在液體中而形成的多相分散系高分子溶液－－由高分子化合物所組成的溶液表面吸附

液體內(nèi)部分子所受的力可以彼此抵銷，但表面分子受到液體內(nèi)部分子的拉力大，受到氣相分子的拉力小，所以表面分子受到被拉入液體的作用力。

這種作用力使表面分子比內(nèi)部分子具有更高的能量，這部分能量稱為表面能。任何物質(zhì)的表面所具有的把其它物質(zhì)吸向自已的本領(lǐng)叫做吸附作用。膠體的吸附作用表面能表面積越大，表面能越高，體系越不穩(wěn)定。溶膠是一個具有很大表面積的體系，具有較高的表面能。表面吸附

溶膠粒子為了減小其表面能，會吸附體系中的其它離子，使自己能在體系中穩(wěn)定存在。溶液中的吸附分子吸附：吸附劑對非電解質(zhì)及弱電解質(zhì)的吸附離子吸附：吸附劑對強電解質(zhì)的吸附Ag+NO3－離子吸附的一般規(guī)律

離子選擇性吸附：吸附劑從電解質(zhì)溶液中選擇吸附某種離子的現(xiàn)象一般固體吸附劑優(yōu)先吸附與它組成有關(guān)離子。AgI離子交換吸附：當(dāng)固體吸附劑從溶液中吸附與其組成不相關(guān)的某種離子時，根據(jù)吸附平衡方程式，置換出另一種符號相同的離子到溶液中，這現(xiàn)象稱為離子交換吸附。進行離子交換的吸附劑叫做交換劑。離子交換樹脂離子吸附的一般規(guī)律與土壤中養(yǎng)分的保持和釋放密切相關(guān)膠體的結(jié)構(gòu)膠粒的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，先有一定量的難溶物分子聚結(jié)形成膠粒的中心，稱為膠核；

膠粒的結(jié)構(gòu)然后膠核（具有很大的表面能）選擇性的吸附溶液中的一種離子（電位離子）；由于正、負電荷相吸，形成反離子的包圍圈，其中一部分反離子與其吸引得很牢固，它們和所有的電位離子一起稱為吸附層或固定層；另一部分與固相結(jié)合不牢固的反離子稱為擴散層。[(膠核)·

電位離子

·反離子]·反離子

吸附層擴散層（帶電荷）

膠粒（帶電荷）

膠團（電中性）膠團的結(jié)構(gòu)AgI溶膠:(KI過量）[(AgI)m

·

nI-

·(n-x)K＋]x_

·xK＋

膠核電位離子反離子反離子

吸附層

膠粒

擴散層

膠團膠團的結(jié)構(gòu)[(AgI)m

·

nI-

·(n-x)K＋]x_

·xK＋

膠核膠粒膠團Fe(OH)3膠體結(jié)構(gòu)膠核膠粒膠團離子情況：FeO＋：電位離子

Cl-：反離子帶電情況：膠核：不帶電膠粒：正電膠團：電中性膠體的性質(zhì)（1）光學(xué)性質(zhì)－－Tyndall現(xiàn)象（2）動力學(xué)性質(zhì)－－

Brown運動（3）電學(xué)性質(zhì)－－電泳、電滲Tyndall現(xiàn)象（效應(yīng)）

Tyndall效應(yīng)實際上已成為判別溶膠與分子溶液的最簡便的方法。

1869年Tyndall發(fā)現(xiàn)，若令一束會聚光通過溶膠，從側(cè)面（即與光束垂直的方向）可以看到一個發(fā)光的圓錐體，這就是Tyndall現(xiàn)象（效應(yīng)）。其他分散體系也會產(chǎn)生一點散射光，但遠不如溶膠顯著。（2）動力學(xué)性質(zhì)－－Brown運動1827年植物學(xué)家布朗（Brown)用顯微鏡觀察到懸浮在液面上的花粉粉末不斷地作不規(guī)則的運動。

后來又發(fā)現(xiàn)許多其它物質(zhì)如煤、化石、金屬等的粉末也都有類似的現(xiàn)象。人們稱微粒的這種運動為布朗運動。

但在很長的一段時間里，這種現(xiàn)象的本質(zhì)沒有得到闡明。Brown運動(Brownianmotion)1903年發(fā)明了超顯微鏡，為研究布朗運動提供了物質(zhì)條件。用超顯微鏡可以觀察到溶膠粒子不斷地作不規(guī)則“之”字形的運動，從而能夠測出在一定時間內(nèi)粒子的平均位移。

通過大量觀察，得出結(jié)論：粒子越小，布朗運動越激烈。其運動激烈的程度不隨時間而改變，但隨溫度的升高而增加。Brown運動的本質(zhì)（3）電學(xué)性質(zhì)－－電泳電泳：在外電場的作用下，分散系顆粒在分散劑中的定向移動現(xiàn)象：陰極處溶膠液面上升，陽極處溶膠液面下降電滲電滲：溶膠通過多孔性物質(zhì)，膠粒被吸附而固定不動，在外加電場作用下，分散劑將通過多孔性固體物質(zhì)作定向移動，這種現(xiàn)象稱為電滲。

膠體的透析淀粉膠體100ml+食鹽溶液5ml蒸餾水半透膜袋數(shù)分鐘后取出燒杯中水+AgNO3+碘I2？？白色沉淀無藍色溶膠穩(wěn)定性和凝聚作用膠粒具有雙電層結(jié)構(gòu)而帶電（有一定的ξ電位），使粒子間產(chǎn)生靜電斥力。同時，膠粒表面水化，具有彈性水膜，它們也起斥力作用，從而阻止粒于間的聚結(jié)。溶膠的穩(wěn)定性（1）動力穩(wěn)定性－具有強烈的Brown運動

（2）聚結(jié)穩(wěn)定性溶膠的凝聚

當(dāng)溶膠的動力學(xué)穩(wěn)定性和聚結(jié)穩(wěn)定性遭到破壞，膠粒就會相互碰撞凝結(jié)變大，最后同分散劑分離而沉淀出來－－凝聚（聚沉）使膠體凝聚的方法：