普通化學-溶液和膠體

2023/9/2第六章溶液和膠體1第六章

溶液和膠體主講：李瓊芳2023/9/2第六章溶液和膠體2教學目標1.了解均相分散系、多相分散系的概念2.熟練掌握各種溶液組成標度的意義3.掌握稀溶液的通性和有關(guān)計算及應用4.了解表面能、選擇性吸附規(guī)律5.了解溶膠的基本性質(zhì)6.了解表面活性物質(zhì)和乳濁液的基本知識第六章溶液和膠體2023/9/2第六章溶液和膠體3分散系分散質(zhì)（分散相）分散劑（分散介質(zhì)）均相非均相2023/9/2第六章溶液和膠體4共九種表-12023/9/2第六章溶液和膠體5溶液1nm=10-9m表-2按分散質(zhì)粒子大小分類的各種分散系2023/9/2第六章溶液和膠體6第一節(jié)

溶液的組成標度一、物質(zhì)的量濃度二、質(zhì)量物質(zhì)的量(摩爾)濃度三、物質(zhì)的量(摩爾)分數(shù)（濃度）四、質(zhì)量分數(shù)（濃度）2023/9/2第六章溶液和膠體7

溶液的組成標度

根據(jù)SI規(guī)定，使用物質(zhì)的量單位“mol”時，要指明物質(zhì)的基本單元。基本單元可以是任意指定的分子、離子等或其組合。如：n(KMnO4)=1moln(H2+O2)=1moln(硫酸)=0.50mol物質(zhì)的量濃度單位為：

mol·L-12023/9/2第六章溶液和膠體8

由于物質(zhì)的質(zhì)量不受溫度的影響，所以，溶液的質(zhì)量物質(zhì)的量濃度與溫度無關(guān)。cB與

bB有何不同，各有什么優(yōu)缺點？質(zhì)量物質(zhì)的量濃度單位為：

mol·Kg-12023/9/2第六章溶液和膠體9對于多組分體系，物質(zhì)的量分數(shù)(濃度)2023/9/2第六章溶液和膠體10

幾種溶液組成標度之間的關(guān)系質(zhì)量分數(shù)2023/9/2第六章溶液和膠體11稀溶液水溶液2023/9/2第六章溶液和膠體12第二節(jié)

稀溶液的依數(shù)性

一、溶液的蒸氣壓下降二、溶液的沸點升高三、溶液的凝固點下降四、溶液的滲透壓2023/9/2第六章溶液和膠體13第二節(jié)稀溶液的依數(shù)性一、溶液蒸氣壓下降飽和蒸氣壓：一定溫度下，純?nèi)軇┱舭l(fā)為氣態(tài)及氣態(tài)凝聚為液態(tài)的速率相等時，液體和它的蒸氣處于平衡狀態(tài)，此時蒸氣所具有的壓力。溶劑蒸發(fā)蒸氣凝聚2023/9/2第六章溶液和膠體14

若在純?nèi)軇┲屑尤肷倭糠菗]發(fā)性溶質(zhì)，則單位表面的溶劑分子數(shù)目減少，揮發(fā)出的溶劑分子數(shù)目相應減少，平衡時溶液的蒸氣壓也將減少。單位表面積中分子數(shù)目的示意圖xA=1xA=0.9溶劑分子溶質(zhì)分子2023/9/2第六章溶液和膠體15拉烏爾(Roult)定律：在一定溫度下，難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的蒸氣壓等于純?nèi)軇┑娘柡驼魵鈮号c溶液中溶劑的物質(zhì)的量分數(shù)濃度的乘積。p=p*xA若為雙組分系統(tǒng)，由于xA+xB=1則：p=p*xA=p*

（1-xB）=p*-p*xB

p=p*-p=p*xB

蒸氣壓下降值只與溶質(zhì)的物質(zhì)的量分數(shù)濃度成正比。2023/9/2第六章溶液和膠體16

p=p*-p=p*xB

p*為純?nèi)軇┑恼羝麎篜為溶液的蒸汽壓xB為溶質(zhì)的摩爾分數(shù)2023/9/2第六章溶液和膠體17

p=p*xB

2023/9/2第六章溶液和膠體18Tb=Tb-Tb

=KbbB沸點：液體的蒸氣壓等于外界壓力時的溫度。純?nèi)軇┤芤篜/壓力T/溫度P外P溶液Tb*

Tb二、溶液沸點升高

2023/9/2第六章溶液和膠體19Tb=Tb-Tb

=KbbBTb為難揮發(fā)電解質(zhì)稀溶液沸點升高值，單位為K。Kb為溶劑的沸點升高常數(shù)，單位為K·Kg·

mol-1

根據(jù)拉烏爾(Roult)定律，難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的沸點升高與溶液的質(zhì)量物質(zhì)的量濃度成正比。它的數(shù)學表達式為：2023/9/2第六章溶液和膠體20

常壓下，純液體與其固體相達成平衡時的溫度就是該液體的正常凝固點，此時固相溶劑的蒸氣壓與液相溶劑蒸氣壓相等。純?nèi)軇┤芤篜/壓力T/溫度PA

PATf

TfPA`PA

（l）=PA

（s）

三、溶液的凝固點下降Tf=Tf

-Tf=KfbB

2023/9/2第六章溶液和膠體21根據(jù)拉烏爾(Roult)定律，難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的凝固點下降與溶液的質(zhì)量物質(zhì)的量濃度成正比。它的數(shù)學表達式為：Tf=Tf

-Tf=KfbB

Tf為難揮發(fā)電解質(zhì)稀溶液凝固點下降值，單位為K。Kf為溶劑的凝固點下降常數(shù)，單位為K·Kg·

mol-1

2023/9/2第六章溶液和膠體22例溶解2.76g甘油于200g水中，測得凝固點為-0.279℃，求甘油的相對分子量。解：Tf=KfbB

解得：M甘油=92g·mol-12023/9/2第六章溶液和膠體23凝固點下降原理具有很大的實用價值。冰與鹽混合溫度可低到-22.4°CCaCl2.2H2O與冰與鹽混合溫度可低到-55°C2023/9/2第六章溶液和膠體24四、溶液滲透壓2023/9/2第六章溶液和膠體25pp溶劑溶液半透膜pp+

溶劑溶液半透膜溶液溶液圖-溶液的滲透壓2023/9/2第六章溶液和膠體26=cBRT例：已知某水溶液的凝固點為272.15K，求此溶液沸點，298.15K的蒸氣壓和滲透壓各為多少？解：根據(jù)Tf=KfbB

T(K)=273.15+t(℃)范德霍夫（JHVan’tHoff)定律：2023/9/2第六章溶液和膠體27Tb=Tb-Tb*=KbbB=0.520.538=0.28K

所以：Tb=373.15+0.28=373.43K

p=p*-p=p*·xB=3.170.010=0.0317kPap=3.14kPa2023/9/2第六章溶液和膠體28

=cBRTbBRT=0.5388.314298.15=1333kPa2023/9/2第六章溶液和膠體29第三節(jié)

膠體溶液

一、膠體溶液二、表面吸附三、膠體的制備與性質(zhì)

（一）

膠體的制備

1．

分散法

2．

聚集（凝聚）法

（二）

溶膠的性質(zhì)

1．

溶膠的光學性質(zhì)—丁達爾（Tyndall）效應

2．

溶膠的動力學性質(zhì)—布朗（Brown）運動

3．

溶膠的電學性質(zhì)—電泳和電滲（1）

吸附作用（2）

電離作用2023/9/2第六章溶液和膠體30四、膠團的結(jié)構(gòu)四、膠團的結(jié)構(gòu)五、膠團的穩(wěn)定性和聚沉1．

溶膠的穩(wěn)定性2．

溶膠的聚沉和保護2023/9/2第六章溶液和膠體31

溶膠的性質(zhì)1.溶膠的光學性質(zhì)光源擋板溶膠Tyndall效應丁達爾（Tyndall）現(xiàn)象產(chǎn)生的原因：當（入射光）<（分散質(zhì)）時，產(chǎn)生反射；當（入射光）>（分散質(zhì)）時，產(chǎn)生散射。溶膠分散質(zhì)

=1~100nm可見光=400~760nm2023/9/2第六章溶液和膠體322.溶膠的動力學性質(zhì)Brown運動膠粒無休止、無規(guī)則的運動。2023/9/2第六章溶液和膠體333.溶膠的電學性質(zhì)（電泳和電滲）+-+-Fe(OH)3溶膠電泳2023/9/2第六章溶液和膠體34若在外電場作用下固相分散質(zhì)被限制不能移動，而液相分散劑在電場作用下流動，這種現(xiàn)象稱為電滲。2023/9/2第六章溶液和膠體35

吸附作用--吸附劑優(yōu)先吸附與其組成、性質(zhì)相似的離子。如水解法制Fe(OH)3溶膠Fe3++3H2O=Fe(OH)3+3H+Fe3++2H2O=Fe(OH)2++2H+FeO++H2OFeO+優(yōu)先被吸附，所以Fe(OH)3溶膠粒子帶正電。膠粒為什么會帶電呢？2023/9/2第六章溶液和膠體36

離解作用溶膠粒子帶電原因十分復雜，具體要由實驗確定。H2SiO3HSiO3-+H+

HSiO-3SiO2-3+H+如硅酸溶膠粒子：2023/9/2第六章溶液和膠體37四、膠團的結(jié)構(gòu)

膠體溶液是熱力學上的不穩(wěn)定體系，但為什么有的溶膠卻又能穩(wěn)定存在很長時間呢？以AgI溶膠的生成為例AgNO3+KI(過量)=AgI+KNO32023/9/2第六章溶液和膠體38膠團結(jié)構(gòu)可表示為[(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2023/9/2第六章溶液和膠體39五、溶膠的穩(wěn)定性和聚沉1.溶膠的穩(wěn)定性引起溶膠不穩(wěn)定的原因是什么？重力作用。表面能。引起溶膠穩(wěn)定的原因是什么？布朗運動。膠粒的雙電層結(jié)構(gòu)。水化層2023/9/2第六章溶液和膠體402.溶膠的聚沉和保護

當膠體的穩(wěn)定性遭到破壞，膠粒就會聚結(jié)而沉降，此過程稱為聚沉。聚沉的方法有：加入強電解質(zhì)、加入帶相反電荷的膠體（溶膠互聚）、加熱、高濃度等。2023/9/2第六章溶液和膠體41在某些情況下需要對溶膠進行保護。保護溶膠的方法很多，可以加入適量的保護劑，如動物膠之類的高分子化合物溶液，防止膠粒的碰撞聚沉。2023/9/2第六章溶液和膠體42第四節(jié)表面活性劑和乳濁液一、表面活性劑--能顯著降低表面能的物質(zhì)。X非極性部分（疏水、憎水）極性部分（親水）-R（烴基）-Ar（芳香烴基）-OH（羥基）-COOH（羧基）-NH2（氨基）-SO3H（磺酸基）2023/9/2第六章溶液和膠體43二、乳濁液--分散質(zhì)和分散劑均為液體的粗分散系?？煞謨深愑?水（O/W）型水/油（W/O）型乳濁液的穩(wěn)定性如何？為什么？如何才能制得穩(wěn)的乳濁液？2023/9/2第六章溶液和膠體44練習題：1.比較下列各溶液凝固點的大小次序：

A.0.1mol·Kg-1C12H22O11的水溶液，B.0.1mol·Kg-1C6H6Cl6

的水溶液，C.0.1mol·Kg-1CH3COOH的水溶液，D.0.1mol·Kg-1KCl水溶液。解：根據(jù)稀溶液的依數(shù)性，各溶液凝固點由高到低的次序為：D>C>A=B2023/9/2第六章溶液和膠體45解：根據(jù)=cBRTbBRT9.8

h=0.198.3298.2gh=(0.20-0.01)8.3(273.2+25)h=48.0m2.樹干內(nèi)部樹汁上升是由于滲透作用。設(shè)樹汁的濃度為0.20mol·L-1的溶液，在樹汁半透膜外部水中含非電解質(zhì)濃度為0.01mol·L-1

，試估計在25℃時，樹汁能夠上升的高度。2023/9/2第六章溶液和膠體466.5

海水中含有下列離子，它們的質(zhì)量摩爾濃度分別為：b(Cl-)=0.57mol·kg-1，b(SO42-)=0.029mol·kg-1，b(HCO3-)=0.002mol·kg-1，b(Na+)=0.49mol·kg-1，b(Mg2+)=0.055mol·kg-1，b(K+)=0.011mol·kg-1，b(Ca2+)=0.011mol·kg-1，計算海水的近似凝固點和沸點。解：b(B)=b(Cl-)+b(SO42-)+b(HCO3-)+b(Na+)+b(Mg2+)+b(K+)+b(Ca2+)=0.57+0.029+0.002+0.49+0.055+0.011+0.011=1.168mol·kg-1Tf=Tf*-Tf=KfbB

273.15-Tf=1.861.168

Tf=270.98K=-2.17℃2