無機(jī)及分析化學(xué)全(南京大學(xué)第五版)

無機(jī)及分析化學(xué)林政精選課件第一章分散系1.5高分子溶液1.3溶液1.2分散系1.4膠體溶液1.1物質(zhì)的量及其單位精選課件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(gè)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)系起來的一種物理量。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精選課件物質(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0.012kg12C所含的碳原子數(shù)作基準(zhǔn)，其近似值為6.02×1023mol-1

1.1.2物質(zhì)的量及其單位精選課件滿足上述關(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。

在使用摩爾表示物質(zhì)的量時(shí)，應(yīng)該用化學(xué)式指明粒子的種類，而不使用該粒子的中文名稱。1.1.3物質(zhì)的量及其單位精選課件摩爾(mol)、毫摩爾(mmol)、微摩爾(μmol)納摩爾(nmol)、皮摩爾(pmol)1mol＝1×103mmol＝1×106μmol＝1×109nmol＝1×1012pmol1.1.4物質(zhì)的量及其單位精選課件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。一般使用單位：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

注意：體積是指溶液的體積，而不是溶劑的體積。1.1.5物質(zhì)的量濃度精選課件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)使用濃度二字時(shí)，前面應(yīng)有特定的定語。如質(zhì)量濃度、質(zhì)量摩爾濃度。精選課件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mol?kg-1,符號為bB。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。精選課件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ρ表示，單位為kg/m3。組分B的質(zhì)量濃度定義式為

ρ=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/L精選課件1.1.9質(zhì)量分?jǐn)?shù)溶液中溶質(zhì)B的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是溶質(zhì)B的質(zhì)量mB與溶液質(zhì)量m之比。符號是ωB，量綱為一。ωB＝mB/m如，100gNaCl溶液中含10gNaCl，可表示為ω〔NaCl〕＝10%精選課件1.1.10體積分?jǐn)?shù)純物質(zhì)B在某溫度和壓力下的體積，除以在相同溫度和壓力下的溶液的總體積。符號為φ，量綱為一。體積分?jǐn)?shù)常用于溶質(zhì)為液體的溶液，如果混合過程中產(chǎn)生的體積變化很小，可近似地認(rèn)為等于溶質(zhì)的體積溶液的總體積。精選課件【例】：濃硫酸的密度ρ為1.84g/ml，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95.6%，一升濃硫酸中含有的n(H2SO4)、n(1/2H2SO4)、c(H2SO4)、c(1/2H2SO4)各為多少？精選課件解：n(H2SO4)=1.84×1000×0.956/98.08=17.9moln(1/2H2SO4)=1.84×1000×0.956/49.04=35.9molc(H2SO4)=17.9/1=17.9mol/Lc(1/2H2SO4)=35.9/1=35.9mol/L精選課件【例】：250克溶液中含有40克NaCl，計(jì)算此溶液的質(zhì)量摩爾濃度。精選課件解：水的質(zhì)量＝250-40=210〔克〕b(NaCl)=[40/(58.5×210)]×1000=3.26mol/kg精選課件【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。精選課件解：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)=0.05/0.1=0.5(mol/kg)精選課件分散系＝分散質(zhì)+分散劑1.2分散系一種或幾種物質(zhì)以細(xì)小的粒子分散在另一種物質(zhì)里所形成的系統(tǒng)稱分散系。如：糖水和泥水等等。精選課件１、按聚集狀態(tài)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：精選課件２、按分散質(zhì)粒子的大小分<1nm分子分散系〔溶液〕1-100nm膠體分散系〔溶膠、高分子溶液〕>100nm粗分散系〔懸濁液、乳狀液〕1.2.1分散系的分類：精選課件1.2.2相1.相——體系中具有相同化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)的均勻局部。2．相的特點(diǎn)A任何局部的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)相同。B一個(gè)相并不一定是一種單質(zhì)，如食鹽溶液(NaCl和H2O)。精選課件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(xué)性質(zhì)不同，并具有明顯的界面。精選課件1.2.3理想氣體pV=nRT

R----摩爾氣體常量理想氣體狀態(tài)方程式：精選課件在STP下，p=101.325kPa,T=273.15Kn=1.0mol時(shí),Vm=22.414L=22.414×10-3m3R=8.314kPa

L

K-1

mol-1精選課件組分氣體：理想氣體混合物中每一種氣體叫做組分氣體。分壓：組分氣體B在相同溫度下占有與混合氣體相同體積時(shí)所產(chǎn)生的壓力，叫做組分氣體B的分壓。1.2.4分壓定律精選課件分壓定律：混合氣體的總壓等于混合氣體中各組分氣體分壓之和。p=p1+p2+

pi或p=

pB

n=n1+n2+

ni

精選課件分散質(zhì)以分子或者比分子更小的質(zhì)點(diǎn)〔如原子或離子〕均勻地分散在分散劑中的分散系稱為溶液。溶液氣態(tài)溶液(空氣)液態(tài)溶液：(水溶液)固態(tài)溶液(合金)溶質(zhì)溶劑1.3溶液精選課件通性：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(diǎn)上升凝固點(diǎn)下降具有滲透壓精選課件初始：V蒸發(fā)>V凝聚平衡：V蒸發(fā)=V凝聚純水的蒸氣壓示意圖氣液兩相平衡

蒸發(fā)H2O(l) H2O(g)凝聚

1.3.1.1溶液的蒸氣壓下降精選課件在純?nèi)軇┲袇⒓与y揮發(fā)的物質(zhì)以后，達(dá)平衡時(shí)，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。精選課件△p=p純－p液蒸汽壓下降的原因：純?nèi)軇┱Ｈ芤荷倬x課件

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┑恼魵鈮撼嗽撊軇┰谌芤褐械哪柗謹(jǐn)?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

nAp=p*———nA+nB∴p液<p純劑，c液越大，p液越小。p純－p液的差值也越大。精選課件沸點(diǎn):溶液的蒸氣壓〔p溶液〕與外壓〔p外壓〕相等時(shí)的溫度稱為該溶液的沸點(diǎn)。純水：p外=101.3kPa，t純水=100℃.難揮發(fā)物質(zhì)溶液的沸點(diǎn)總是高于純?nèi)軇┑姆悬c(diǎn)。1.3.1.2溶液的沸點(diǎn)上升精選課件p溶液<p純?nèi)軇?，而且△p=K蒸b(B)溶液的沸點(diǎn)上升示意圖Tb*Tb溶劑溶液溫度ppokpa蒸氣壓△p△TbB101.3kpaAB’溶液的沸點(diǎn)上升的原因：溶液的蒸氣壓下降。精選課件凝固點(diǎn)：某物質(zhì)的固、液兩相平衡時(shí)的溫度。液相蒸氣壓與固相蒸氣壓相同時(shí)的溫度。假設(shè)固相蒸氣壓小于液相蒸氣壓時(shí)，液相向固相轉(zhuǎn)化。反之亦然。1.3.3.3溶液的凝固點(diǎn)下降溶液的凝固點(diǎn)Tf總是低于純?nèi)軇┑哪厅c(diǎn)Tf*

。原因：溶液的蒸氣壓下降。精選課件溶劑的凝固點(diǎn)下降示意圖B'溶液純水A'AB△Tf△ppo(kPa)p

0.6105TfTf*(273K)373KT溶液的凝固點(diǎn)下降的原因：溶液的蒸氣壓下降。精選課件溶液的沸點(diǎn)上升和凝固點(diǎn)下降的原因都是溶液的蒸氣壓下降。而溶液的蒸氣壓下降服從拉烏爾定律，那么這兩種特性也服從拉烏爾定律與溶液的質(zhì)量摩爾濃度成正比：△Tb=Kb×b(B)△Tf=Kf×b(B)小結(jié)：精選課件1.3.1.4溶液的滲透壓精選課件滲透作用產(chǎn)生的條件：半透膜存在；膜兩側(cè)溶液的濃度不相等。精選課件半透膜的作用：只許溶劑分子通過，溶質(zhì)分子不能通過。初始：溶劑分子擴(kuò)散速度V純水>V糖水滲透：溶劑分子通過半透膜自動單向擴(kuò)散的過程稱為滲透。當(dāng)v純水=v糖水滲透停止。糖水溶液增高的這局部水的靜壓力就是糖水溶液的滲透壓。精選課件滲透壓：在一定的溫度下，在半透膜兩邊維持滲透平衡所需施加的外壓力，稱為該溶液的滲透壓。用符號π表示。純水糖水

h純水糖水精選課件

1、醫(yī)學(xué)上輸液必需輸?shù)葷B溶液。

2、動物體內(nèi)水份的輸送。

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。滲透現(xiàn)象在生命過程中的重要作用：精選課件低滲溶液高滲溶液精選課件1、同一溫度下，溶液的滲透壓與濃度成正比。2、相同濃度時(shí)，滲透壓與熱力學(xué)溫度成正比。πV=n(B)RTπ=c(B)RT≈b(B)RT〔溶液很稀時(shí)，c(B)≈b(B)〕R：氣體常數(shù)8.314kPa·L·mol-1.K-1T：熱力學(xué)溫度〔絕對溫度〕精選課件【例】人體血的滲透壓為709.275kPa,人體溫度為37℃。試計(jì)算給人體輸液時(shí)所用葡萄糖溶液的質(zhì)量分?jǐn)?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：∵π=c(葡)RT∴c=π/RTc(葡)=709.275/8.314×(273.15+37)=0.28mol.L-1AW=c(葡)·M/1000·ρ=(0.28×180/1000×1.01)×100%

=5.0%精選課件當(dāng)施加在膜溶液側(cè)的壓力大于滲透壓力時(shí)，水的流向就會逆轉(zhuǎn)，此時(shí)，溶液中的水將流入純水側(cè)，上述現(xiàn)象就是水的反滲透。反滲透精選課件鹽水淡水pp>反滲透法凈化水反滲透膜孔徑小至納米級，在一定的壓力下，H2O分子可以通過膜，水中的無機(jī)鹽、重金屬離子、有機(jī)物、膠體、細(xì)菌、病毒等雜質(zhì)無法通過膜，從而使可以透過的純水和無法透過的濃縮水嚴(yán)格區(qū)分開來。精選課件【例】海水在298K時(shí)的滲透壓為1479kPa，采用反滲透法制取純水，試確定用1000cm3的海水通過只能使水透過的半透膜，提取100cm3的純水，所需要的最小外加壓力是多少?解：隨著反滲透的進(jìn)行，海水中鹽的濃度增大，當(dāng)?shù)玫?00cm3純水時(shí)，最終海水的滲透壓π2和初始海水的滲透壓π1的比值為精選課件c1=nmol／1000cm3c2＝nmol／(1000-100)cm3

因?yàn)闈B透前后溶質(zhì)的物質(zhì)的量未減少精選課件高濃度溶液和強(qiáng)電解質(zhì)溶液也有依數(shù)性，但不遵守拉烏爾定律，故不可用稀溶液依數(shù)性的公式進(jìn)行計(jì)算。對于難揮發(fā)、非電解質(zhì)稀溶液c≈b(B)，幾種通性可以互相聯(lián)系起來，可以互相換算：精選課件膠體是一種高度分散的多相體系。分散質(zhì)為固相(1~100nm)分散劑為液相1.4膠體溶液精選課件1、動力學(xué)性質(zhì)：布朗運(yùn)動布朗運(yùn)動1.4.1膠體溶液的性質(zhì)膠粒因布朗運(yùn)動而具有一定的擴(kuò)散作用。精選課件布朗運(yùn)動產(chǎn)生的原因：分散質(zhì)粒子本身處于不斷的熱運(yùn)動中。分散劑分子對分散質(zhì)粒子的不斷撞擊。液體分子對溶膠粒子的撞擊粗分散系精選課件2、光學(xué)性質(zhì)：丁鐸爾效應(yīng)光學(xué)原理：強(qiáng)光照到分散質(zhì)粒子上，假設(shè)粒子直徑大于入射光波長，那么發(fā)生反射或折射，如粗分散系。假設(shè)粒子直徑與入射光波長相比較，那么發(fā)生散射。散射光稱為乳光。Fe(OH)3膠體丁鐸爾效應(yīng)示意圖光源凸透鏡光錐精選課件溶膠中分散質(zhì)粒子直徑：1～100nm可見光波長：400～700nm在真溶液中，溶質(zhì)顆粒太小〔<10-9m〕,光的散射極弱，看不到丁鐸爾效應(yīng)。陽光從狹縫射進(jìn)室內(nèi)形成光柱也是丁鐸爾效應(yīng)。精選課件精選課件3、溶膠的電學(xué)性質(zhì)電泳：在電場中，分散質(zhì)粒子作定向移動。

電泳管示意圖電泳管中:

Fe(OH)3溶膠向負(fù)極移動，說明Fe(OH)3溶膠中分散質(zhì)粒子帶正電荷。精選課件膠體粒子帶電的主要原因：〔1〕電離作用H2SiO3SiO2·H2OH++HSiO3-

〔2〕吸附作用固體吸附劑優(yōu)先選擇吸附與它組成相關(guān)的離子，或者能夠在固體外表上形成難電離或難溶解物質(zhì)的離子。精選課件例如：Fe(OH)3膠體粒子很容易吸附與它結(jié)構(gòu)相似的FeO+離子，而帶正電荷。[Fe(OH)3]m·nFeO+FeCl3+3H2O=Fe(OH)3+3HClFe(OH)3+HCl=FeOCl+2H2OFeOCl=FeO++Cl-精選課件1.4.2膠團(tuán)結(jié)構(gòu)

以AgI為例：AgNO3+KI=AgI+KNO3當(dāng)AgNO3過量時(shí)，分散質(zhì)帶正電荷，膠團(tuán)結(jié)構(gòu)如下：[（AgI)m?nAg+?(n-x)NO3-]x+?xNO3-

膠核電位離子反離子反離子吸附層擴(kuò)散層

膠粒膠團(tuán)精選課件精選課件當(dāng)KI過量時(shí)，膠粒帶負(fù)電荷，膠團(tuán)結(jié)構(gòu)如下：[(AgI)m?nI-

?(n-x)K+]x-?xK+精選課件FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+分散質(zhì)[Fe(OH)3]mFe(OH)3膠核吸附電位離子的示意圖精選課件假設(shè)是等物質(zhì)的量進(jìn)行反響，那么不能形成溶膠。注意：因制備溶膠的條件不同，可使膠體粒子帶不同的電荷。制備AgCl溶膠：AgNO3+KCl=AgCl+KNO3精選課件當(dāng)AgNO3過量時(shí)，溶液中有Ag+、NO3-、K+，分散質(zhì)AgCl優(yōu)先吸附Ag+而帶正電荷。Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+分散質(zhì)AgCl由于溶液中存在的Ag+和Cl-都是膠體的組成離子，它們都有可能被吸附，假設(shè)制備過程中：精選課件KCl過量時(shí)，溶液中有過量的K+、Cl-、NO3-，溶膠粒子優(yōu)先吸附Cl-而帶負(fù)電荷。Cl--Cl--Cl--Cl--Cl--Cl--Cl--Cl--Cl--Cl--Cl--Cl--Cl--Cl--Cl--Cl--Cl--分散質(zhì)AgCl精選課件1.4.3電動電勢＿＿＿＿＿＿＿++++++++++++________電勢MNABξ膠粒與介質(zhì)之間的雙電層及電勢差在電場的作用下，膠粒和介質(zhì)作相對移動時(shí)表現(xiàn)出來的膠粒固相外表與液體內(nèi)部之間的電勢差。精選課件1.4.4溶膠的穩(wěn)定性(1)動力學(xué)穩(wěn)定性：布朗運(yùn)動使膠粒不沉降。(2)溶劑化作用：使膠粒和反離子周圍形成溶劑化膜。(3)電勢穩(wěn)定性：溶膠能穩(wěn)定存在的最重要的原因是膠粒之間存在靜電排斥力，而阻止膠粒的聚沉，ζ電勢越大，靜電排斥力越大，所以ζ電勢的數(shù)值可以衡量溶膠的穩(wěn)定性，ζ越大，說明溶膠越穩(wěn)定。精選課件膠粒外表積大，外表能大，體系可自動聚集降低外表能，溶膠是熱力學(xué)的不穩(wěn)定體系。1.4.5溶膠的不穩(wěn)定性精選課件外表能：液體或固體外表粒子比內(nèi)部粒子能量高，多出的這局部能量稱為體系的外表能。1.4.5溶膠的不穩(wěn)定性精選課件1g水滴分散成直徑2nm的小水滴，總面積為原來的625萬倍，增加的能量可將這1g水的溫度升高50℃。同一體系，其分散度越大，其外表能越大。膠體是一種高度分散的多相體系，具有很大的比外表，因此外表能很大。能量越高，體系越不穩(wěn)定，膠體是熱力學(xué)的不穩(wěn)定體系。精選課件離子交換吸附