第一章 溶液和胶体第一节 分散系分散系的概念一种或几种物质分散在另一种物质里所形成的系统称为分散系统,简称分散系。
分散系的分类按物质聚集状态分为九类按粒子直径大小分为三类重点讨论溶液和胶体第二节 溶液的浓度
溶液的浓度是指一定量溶液或溶剂中所含溶质的量。
由于,溶质的量,可取物质的量、质量、
体积,溶液的量可取体积,溶剂的量常可取质量、体积等,所以在实际生活中我们所遇到的浓度的表示方法是多种多样的。
物质的量与物质的量浓度
物质的量是国际单位制 SI规定的一个基本物理量,用来表示系统中所含基本单元的量,用符号,n”表示,其单位为摩尔(简称摩),符号 mol。
物质的量浓度若用 m表示 B物质的质量,则该物质的物质的量为:
物质的量浓度,是指单位体积溶液中所含溶质 B的物质的量,以符号 cB表示
B
B M
mn =
V
n
c BB =
例 1- 1 将 36g的 HCl溶于 64gH2O中,配成溶液,所得溶液的密度为 1.19g·mL- 1求
c(HCl)为多少?
解,已知 m(HCl)= 36g m(H2O) = 64g
d = 1.19g·mL- 1 M(HCl)= 36.46 g·mol- 1
m(HCl)= = 428.4g
g64g36
g36mL1 0 0 0mLg19.1 1


VM
mc
V
nc
M
mn
B
B
B
B
B
B
B
B ===
1
1
m ( H C l ) 4 2 8,4 gc ( H C l ) 1 1,7 6m o l L
M ( H C l ) V 3 6,4 6 g m o L 1,0L

-= =
例 1- 2 用分析天平称取 1.2346g K2Cr2O7基准物质,溶解后转移至 100.0mL容量瓶中定容,试计算 c(K2Cr2O7)和 c(1/6K2Cr2O7)
解:已知 g2 3 4 6.1)OCrK(
722 =m 1722 m o lg18.2 9 4)OCrK( -=?M
11
72261 m o lg03.49m o lg18.2946
1)OCrK( -- ==M
1
31722
722722 Lm o l04197.010mL0.100m o lg18.294 g2346.1)OCrK( )OCrK()OCrK( -
-- ===VM
mc
1
3172261
722722
61 Lm o l2518.010mL0.100m o lg03.49
g2346.1
)OCrK(
)OCrK()OCrK( -
-- ===VM
mc
)OCrK(6)OCrK( 72272261 cc = )OCrK(6)OCrK( 72272261 nn?
质量摩尔 浓度
1000g溶剂中所含溶质 B的物质的量,称为溶质 B的质量摩尔浓度,用符号 bB表示,
单位为 mol·kg- 1
以前习惯用 m表示质量摩尔浓度
A
B
B m
n
b =
例 1- 3 50g水中溶解 0.585gNaCl,求此溶液的质量摩尔浓度。
解,NaCl的摩尔质量 M(NaCl)= 58.44g·mol- 1
1
31
22
kgm ol2.0
10g50m olg44.58
g585.0
)OH()N a C l(
)N a C l(
)OH(
)N a C l(
)N a C l(

--
==
==

mM
m
m
n
b
摩尔分数在一物系中,某物质 i的物质的量 ni占整个物系的物质的量 n的分数称为该物质 i的摩尔分数,符号为 xi,其量纲为 1,表达式为:
对于多组分系统来说,则有 ∑ xi= 1
n
nx i
i?
质量分数混合系统中,某组分 B的质量 (mB)与混合物总质量 (m)之比,称为组分 B的质量分数,
用符号 ω B表示,其量纲为 1,表达式为:
m
m B
B =?
质量分数,以前常称质量百分浓度(用百分率表达则再乘以 100%)。
质量浓度每升溶液中所含溶质 B的质量 ( g),用符号 ρ表示,单位为 g·L- 1,计算公式为,
V
m B
(二)五种浓度表示方法及相互关系:
名称 定义 公式 单位
1 物质的量浓度 CB 溶质 nB/溶液 V CB= nB /V=mB /MB·V mol·L-1
2 质量摩尔浓度 bB 溶质 nB/溶剂 mA bB= nB /mA = mB /MB·m A mol·kg-1
3 摩尔分数 xB 溶质 nB/溶液 ni总和 xB = nB /nA+ nB 1
4 质量分数 ωB 溶质 mB/溶液 m ωB = mB / m 1
5 质量浓度 ρB 溶质 mB/溶液 V ρB = mB / V kg·L-1
注,bB,xB,ωB与 T无关; xA+xB = 1
关系,1,CB=n B / V=mB/ MB?m= ωB/ MB;
2,C(A) =1/2 C (1/2A) =2 C(2 A); b(A) =1/2 b (1/2A) =2 b(2 A);
3,较稀水溶液:因 V?m, 1,? CB? bB
练习题在常温下取 NaCl饱和溶液 10.00cm3,测得其质量为 12.003g,将溶液蒸干,得 NaCl
固体 3.173g。 求,( 1) 物质的量浓度,
( 2) 质量摩尔浓度,( 3) 饱和溶液中
NaCl和 H2O的摩尔分数,( 4) NaCl饱和溶液的质量分数,( 5) 质量浓度 。
第三节 稀溶液的依数性溶液,凡两种以上的物质混和形成的均匀稳定的分散体系,叫做溶液。
气体溶液,固体溶液,液体溶液溶解过程,① 溶质分子或离子的离散过程
② 溶剂化过程溶液的形成伴随随能量,体积,颜色的变化 。
相似者相溶:溶质与溶剂在结构或极性相似则彼此互溶
液 -液相溶
固 -液相溶
气 -液相溶溶解度原理非电解质稀溶液的依数性稀溶液的依数性:
只与溶液的 浓度 有关,而与溶质的 本性 无关 。
这些性质包括,蒸气压下降,沸点升高、凝固点下降及渗透压 等一,蒸气压下降说明溶液的蒸气压小于纯溶剂的蒸气压。
拉乌尔定律,(1887年,法国物理学家 )
在一定温度下,难挥发非电解质稀溶液的蒸气压等于 纯溶剂的蒸气压乘以溶剂的摩尔分数
P:溶液的蒸气压,PA:纯溶剂的蒸气压;
XA:溶剂的摩尔分数设溶质的摩尔分数为 XB
Δp,纯溶剂蒸气压与稀溶液蒸气压之差 。
BA
BAA
BA
BA
Xpp
Xppp
Xpp
XX




*
**
*
)1(
1
AA Xpp *
对于稀溶液,溶剂物质的量 nA 远远大于溶质物质的量 nB,即 nA nB
设溶液的浓度以 1000g溶剂 (水 )中含的溶质物质的量 nB为单位,则溶液的质量摩尔浓度 m为:
m = nB(mol? kg-1)
∵ nA = 1000/18 = 55.5 mol
∴ XB = nB / nA = m/55.5
∴ 5.55/
* mpp A
mKp
ABABBB nnnnnX /)/ (
结论,难挥发性的非电解质稀溶液,蒸气压下降数值只取决于溶剂的本性 (K)及溶液的质量摩尔浓度 m
二,沸点上升沸点,液体的沸点是指其蒸气压等于外界大气压力时的温度 。 溶液的蒸气压总是低于纯溶剂的蒸气压; 溶液的沸点升高
Tb* 为纯溶剂的沸点; Tb 为溶液的沸点
Kb,溶剂沸点上升常数,决定于溶剂的本性 。
与溶剂的摩尔质量,沸点,汽化热有关 。
Kb,溶液的浓度 m = 1 mol ·kg-1时的溶液沸点升高值 。
bbT K m
三,凝固点下降凝固点,在标准状况下,纯液体蒸气压和它的固相蒸气压相等时的温度为该液体的凝固点 。
溶液蒸气压总是低于纯溶剂的蒸气压,溶液凝固点会下降 。
Kf,溶剂凝固点降低系数;
m,溶质的质量摩尔浓度 。
凝固点下降原理的应用 。
图 5-4 溶液凝固点下降
mKT ff
四,渗透压半透膜,可以允许溶剂分子自由通过而不允许溶质分子通过。
溶剂透过半透膜进入溶液的趋向取决于溶液浓度的大小,溶液浓度大,渗透趋向大 。
溶液的渗透压,由于半透膜两边的溶液单位体积内水分子数目不同而引起稀溶液溶剂分子渗透到浓溶液中的倾向 。 为了阻止发生渗透所需施加的压力,叫溶液的渗透压 。
渗透压平衡与生命过程的密切关系:
① 给患者输液的浓度;② 植物的生长;
③ 人的营养循环。
Van’t Hoff (范特霍夫 )
与理想气体方程无本质联系 。
,渗透压; V,溶液体积; R,气体常数; n:
溶质物质的量; c:体积摩尔浓度;
T,温度; R = 8.388J ·mol-1 ·K-1
nRTV
m R Tc R T
结论,蒸气压下降,沸点上升,凝固点下降,
渗透压都是难挥发的非电解质稀溶液的通性;
它们只与溶剂的本性和溶液的浓度有关,而与溶质的本性无关。
五、依数性的应用
1、测定分子的摩尔质量理论上,溶液的蒸汽压下降、沸点升高、凝固点降低和渗透压都可以测定溶质的摩尔质量,实际上凝固点下降用的较多,对高分子物质渗透压方便。
参看 P9表 1-4 常见溶剂的 Kb与 Kf
2、制作防冻剂和致冷剂例:为防止汽车水箱在寒冬季节冻裂,需使水的冰点降低到 253K,即 Δ Tf=20.0K,则在每
1000g水中应加入甘油多少克? [甘油的分子式为 C3H8O3,M(C3H8O3)=92g· mol-1]
1-
1- kg m o l75.10kg m o lK86.1
0.20

K
K
T
m
f
f
颗粒直径在 1~ 100nm的分散质分散到分散介质中,构成的多相系统称为胶体。
通常制备胶体的方法有分散法和凝聚法两种。
第四节 胶体溶液二、溶胶 固体分散在液体中的一种胶态体系
1,溶胶的制备和净化
(1)制备
A,分散法
⑴ 研磨法;⑵ 超声波法;⑶ 电弧法;⑷ 胶溶法
B,凝聚法
(2)净化
⑴ 透析法;⑵超过透析法
2,溶胶的光学性质? 丁达尔效应
3、电学性质 ─ 电泳
( 1)电泳:在电场作用下,带电质点在介质中的移动
( 2)粒子的结构三、溶胶的聚沉和稳定性
1.电解质对聚沉的影响少量电解质的存在对溶胶起稳定作用;过量电解质的存在对溶胶起破坏作用 (聚沉 )。
使一定量溶胶在一定时间内完全聚沉所需最小电解质的物质的量浓度,称为电解质对溶胶的聚沉值。
反离子对溶胶的聚沉起主要作用,聚沉值与反离子价数有关:
聚沉值比例,即聚沉值与反离子价数的 6次方成反比。这叫舒尔采 -哈迪规则。反离子起聚沉作用的机理是:
胶团结构(常见的五种类型)
吸附带电型,胶团结构
1,AgI(AgX)溶胶:( KI过量) [(AgI)m·nI- ·(n-x)K+]x-·xK+
AgNO3+KI=AgI+KNO3
KI过量 — 吸附 I- — 胶粒带负电
2,AgI(AgX)溶胶;( AgNO3过量) [(AgI)m·n Ag+·(n-x) NO3-]x+· xNO3-
AgNO3过量 — 吸附 Ag+— 胶粒带正电
3,Fe(OH)3溶胶,{[Fe(OH)3]m ·n FeO+ ·(n-x) Cl-} x+· xCl-
FeCl3+2H2O?Fe(OH)2Cl+2HCl 胶核 电位离子 反离子
Fe(OH)2Cl+H2O?Fe(OH)3+HCl
吸附层 扩散层脱水,FeO++ 2H2O+Cl-
吸附 氧铁离子 FeO+— 胶粒带正电 胶粒胶团
4,As2S3溶胶:
2H3AsO3+3H2S= As2S3+6H2O [(As2S3)m·nHS-· (n-x)H+]x-·x H+
H2S?HS-+H+
吸附 HS-— 胶粒带负电。
电离带电型,
5、硅胶溶胶:
H2SiO3= x·SiO2 yH2O [(SiO2)m ·nHSiO3- · (n-x) H+]x-·x H+
H2SiO3? HSiO3- +H+
HSiO3-留在 SiO2表面 — 胶粒带负电。
2,电解质混合物的聚沉作用
3,相互聚沉现象
4、溶胶的稳定性四、高分子溶液大分子化合物,一般是指其摩尔质量 MB>1~ 104kg·mol-1 的分子,有天然的 (如蛋白质、淀粉、核酸、纤维素等 )和合成的 (如高聚物分子 )。
第五节乳状液
表面活性物质
乳状液
油 /水 O/W:牛奶,豆浆,乳化农药
水 /油 W/O:原油,化妆品
表面活性剂应用手册,刘程,化学工业出版社