1、第三章第三章 溶液和胶体溶液和胶体Inorganic and Analytical Chemistry13.1 气体3.2 溶液3.3 稀溶液的依数性3.4 强电解质理论3.5 胶体溶液3.6*高分子溶液、表面活性物质和乳浊液内容提要Inorganic and Analytical Chemistry2分散体系的定义与分类 分散体系（分散系）：分散体系（分散系）：一种或几种物质被分散成微一种或几种物质被分散成微小的粒子分布在另一种物质所构成的体系。小的粒子分布在另一种物质所构成的体系。分散质：分散质：分散系中被分散的物质，通常分散质含量较分散系中被分散的物质，通常分散质含量较少，一般不连续。少
2、，一般不连续。分散剂：分散剂：起分散作用的物质，存在于分散质周围，一起分散作用的物质，存在于分散质周围，一般是连续相。般是连续相。分散系分类：分散系分类：按分散系的聚集状态可分九类（按分散系的聚集状态可分九类（见表见表3-13-1）。）。按分散系的粒子大小可分三类（按分散系的粒子大小可分三类（见表见表3-23-2）。）。Inorganic and Analytical Chemistry3表表3-1 按物质聚集状态分类的分散系按物质聚集状态分类的分散系 气气 空气、管道煤气空气、管道煤气 气气 液液 云、雾云、雾 固固 烟、尘烟、尘 气气 泡沫塑料泡沫塑料 固固 液液 硅胶、肉冻硅胶、肉冻 固
3、固 有机玻璃、合金有机玻璃、合金 气气 泡沫、汽水泡沫、汽水 液液 液液 牛奶牛奶、豆浆、豆浆 固固 Fe(OH)3溶胶、泥浆水溶胶、泥浆水 分散剂分散剂 分散质分散质 实实 例例Inorganic and Analytical Chemistry4 分散剂的聚集状态为液态的分散体系（气-液、液-液和固-液）均称为液态分散系。通常按分散质粒子的大小，将液态分散系分成粗分散系、胶体分散系和分子（离子）分散系3类。分子(离子)分散体系 胶体分散体系 粗分散体系Inorganic and Analytical Chemistry5表表 3-2 3-2 按分散质粒子大小分类的各种分散系按分散质粒子大小
4、分类的各种分散系Inorganic and Analytical Chemistry63.1 气体3.1.1 3.1.1 理想气体的状态方程理想气体的状态方程(1)(1)分子本身没有体积、分子间没有相互作用力分子本身没有体积、分子间没有相互作用力的气体。的气体。(2)(2)是一种人为的模型，实际中并不存在。是一种人为的模型，实际中并不存在。(3)(3)低压、高温低压、高温条件下的实际气体条件下的实际气体理想气体理想气体Inorganic and Analytical Chemistry7 pV=nRT R-摩尔气体常数摩尔气体常数R=8.314 J mol-1 K-1=8.314 Pa m3
5、mol-1 K-1 =8.314KPa L mol-1 K-1实验测得，在实验测得，在标准状况标准状况下，下，p=101.325kPa,T=273.15K，理想气体的摩尔体积理想气体的摩尔体积Vm=0.0224 m3mol-1nTpVRInorganic and Analytical Chemistry8 注：注：J=N m Pa m3=N/m2 m3=J3.1.2 3.1.2 气体分压定律气体分压定律 多种相互多种相互不发生不发生化学反应的气体混合后化学反应的气体混合后,分子分子本身的体积和相互作用力均可本身的体积和相互作用力均可忽略不计忽略不计。任一组分气体在相同温度下任一组分气体在相同温
6、度下单独单独占有混合气占有混合气体的空间时所产生的压力。体的空间时所产生的压力。VRTnpiiInorganic and Analytical Chemistry9 理想气体混合物的总压力理想气体混合物的总压力p等于混合气体中各等于混合气体中各组分气体分压力之和。组分气体分压力之和。p=p1+p2+p3+pi=pi n=n1+n2+ni VRTnpiiii RTRTppnnVV iiipn=xpnx i i的摩尔分数的摩尔分数pxpnnpiiiInorganic and Analytical Chemistry10 例例 1 乙炔是一种重要的焊接燃料，实验室用电石乙炔是一种重要的焊接燃料，实验
7、室用电石(CaC2)与水反应制备乙炔：与水反应制备乙炔：CaC2(s)+2H2O(1)C2H2(g)+Ca(OH)2(aq)。某学生在室温（。某学生在室温（23）时用排水集气法收集）时用排水集气法收集乙炔，气体总压力为乙炔，气体总压力为98.4 kPa，总体积为，总体积为523 mL，已知，已知23 时水的蒸气压为时水的蒸气压为2.8 kPa，计算该同学收集到的乙炔气体质，计算该同学收集到的乙炔气体质量。量。解解:p(C2H2)=p p(H2O)=98.4 2.8=95.6（kPa）V=0.523 L，T=23+273.15=296.15(K)根据理想气体状态方程，得根据理想气体状态方程，得2
8、222(C H)95.60.523(C H)0.0203 mol)8.315296.15pVnRT收集到的乙炔质量为收集到的乙炔质量为222222(C H)(C H)(C H)0.020326.040.529 g)mnMInorganic and Analytical Chemistry113.2 溶 液分子或离子分散系通常又称为溶液。溶液是由溶质和溶剂组成的，根据溶质的聚集状态分为：气体溶液、液体溶液和固体溶液，科学研究中最常用到的还是液体溶液。溶液的性质与溶液的浓度密切相关，溶液浓度的表示溶液的性质与溶液的浓度密切相关，溶液浓度的表示方法：方法：等。等。Inorganic and Anal
9、ytical Chemistry12BBncV3.2.1 溶质B的物质的量浓度 单位为单位为molLmolL-1-1。指单位体积溶液中所含溶质物质的量，指单位体积溶液中所含溶质物质的量，用符号用符号c cB B表示。表示。Inorganic and Analytical Chemistry133.2.2 溶质B的质量摩尔浓度ABBmnb 溶液中溶质B的物质的量除以溶剂的质量，称为溶质B的质量摩尔浓度，用符号bB表示，SI单位 molkg-1。物理意义：在物理意义：在1000g1000g溶剂溶剂中所含中所含溶质的物质的量溶质的物质的量。由于溶剂的质量不受温度的影响，因此溶质的质由于溶剂的质量不受
10、温度的影响，因此溶质的质量摩尔浓度是一个与温度无关的物理量。量摩尔浓度是一个与温度无关的物理量。Inorganic and Analytical Chemistry143.2.3 溶质B的摩尔分数 溶液中溶质溶液中溶质B B的物质的量与各组分总的物质的量的物质的量与各组分总的物质的量之比，称为之比，称为溶质溶质B B的摩尔分数的摩尔分数，用符号，用符号xB B表示，表示，SISI单位为单位为1 1。BBnxnBAAA nnnx式中，式中，n nA A为溶剂的物质的量，单位为为溶剂的物质的量，单位为molmol；n nB B为溶质的物质的为溶质的物质的量，单位为量，单位为molmol。对于两组分
11、溶液体系：对于两组分溶液体系：BABBnnnxInorganic and Analytical Chemistry153.2.4 溶质B的质量分数BBmwm 溶液中溶质溶液中溶质B B的质量与各组分总的质量之比，称的质量与各组分总的质量之比，称为为溶质溶质B B的质量分数的质量分数，用符号，用符号wB B表示，表示，SISI单位为单位为1。式中，式中，mB为为B的质量，的质量，SI单位为单位为kg,m为混合物的为混合物的质量，质量，SI单位为单位为kg。质量分数的单位为。质量分数的单位为1。也可以也可以用百分数表示。用百分数表示。Inorganic and Analytical Chemist
12、ry16溶液中溶液中溶质溶质B B的质量的质量与与混合物的体积混合物的体积之比，称为溶之比，称为溶质质B B的质量浓度，用符号的质量浓度，用符号B表示表示VmBB3.2.5 溶质B的质量浓度SI单位为单位为 kgm-3,常用单位为常用单位为gmL-1。例如：味事达酱油的氨基酸态氮例如：味事达酱油的氨基酸态氮1.20g/100mL 永春老醋酸度永春老醋酸度6.5g/100mLInorganic and Analytical Chemistry17【解解】100g溶液中，溶液中，NaCl和和H2O的物质的量分别为：的物质的量分别为：例例2 2 计算计算w(NaCl)=10%的氯化钠水溶液中溶质的氯
13、化钠水溶液中溶质和溶剂的摩尔分数。和溶剂的摩尔分数。mol17.0molg5.58g10)NaCl()NaCl(NaCl)(1Mmnmol0.5molg0.18g90)O(H)O(H)O(H1222Mmn030.05.0mol0.17mol0.17mol)OH()NaCl()NaCl()NaCl(2nnnx97.05.0mol0.17mol5.0mol)OH()NaCl()OH()OH(222nnnx所以：所以：Inorganic and Analytical Chemistry183.3 稀溶液的依数性 例如例如:同浓度同浓度的的蔗糖水溶液与葡萄糖水溶液具有蔗糖水溶液与葡萄糖水溶液具有相同相
14、同的的蒸气压、沸点、凝固点以及渗透压。蒸气压、沸点、凝固点以及渗透压。2.仅决定于溶质的独立质点数，即仅决定于溶质的独立质点数，即溶液的溶液的浓度浓度溶液的性质溶液的性质(如如颜色颜色、导电性等导电性等)1.由由决定决定 例如例如:同浓度同浓度的的FeCl3与与CuSO4颜色各颜色各不相同不相同，同同浓度的浓度的NaCl与与HAc的导电性的导电性不同不同。(如如蒸气压、沸点等蒸气压、沸点等)当这类溶液越稀，这种性质表现得越有规律。当这类溶液越稀，这种性质表现得越有规律。当溶质是电解质或非电解质的浓溶液时，依数性规律。当溶质是电解质或非电解质的浓溶液时，依数性规律。依数性规律是难挥发的非电解质稀
15、溶液的共性。依数性规律是难挥发的非电解质稀溶液的共性。Inorganic and Analytical Chemistry19蒸气压下降蒸气压下降（The lowering of the vapor pressure)沸点上升沸点上升 (The elevation of the boiling point)凝固点降低凝固点降低 (The depression of the freezing point)渗透压渗透压 (The phenomenon of osmotic pressure)通常所说的通常所说的“依数性依数性”，包括四个方面：，包括四个方面：Inorganic and Analyt
16、ical Chemistry203.3.1 溶液的蒸气压下降 当低能分子撞到液面时会被拉回到液体中，这种当低能分子撞到液面时会被拉回到液体中，这种由由蒸气变成液体的过程叫蒸气变成液体的过程叫液化或冷凝液化或冷凝。蒸发：液体由液态转为气态的过程。蒸发：液体由液态转为气态的过程。Inorganic and Analytical Chemistry211 1液体的蒸汽压液体的蒸汽压在一定温度下、密闭容器中，当液体与其蒸气达在一定温度下、密闭容器中，当液体与其蒸气达到液、气两相平衡时，液面上方的蒸气称为到液、气两相平衡时，液面上方的蒸气称为饱和饱和蒸气蒸气，饱和蒸气所产生的压力称为该温度下液体，饱和蒸
17、气所产生的压力称为该温度下液体的的饱和蒸气压，简称蒸气压饱和蒸气压，简称蒸气压。Inorganic and Analytical Chemistry22 液体的蒸气压与液体的蒸气压与液体的性质和温度液体的性质和温度有关。在相同有关。在相同温度下，不同的液体，其蒸气压不同。温度升高时，温度下，不同的液体，其蒸气压不同。温度升高时，液体的蒸气压增大。液体的蒸气压增大。液体的蒸气压等于外压时的温度称为液体的蒸气压等于外压时的温度称为液体的沸点液体的沸点。液体的沸点与外压有关，外压越大，沸点就越高。液体的沸点与外压有关，外压越大，沸点就越高。液体在液体在101.325 kPa 101.325 kPa
18、下的沸点称为下的沸点称为正常沸点正常沸点。固体物质也具有一定的蒸气压。但一般情况下，固体物质也具有一定的蒸气压。但一般情况下，固体的蒸气压较小。固体的蒸气压较小。Inorganic and Analytical Chemistry232.2.稀溶液的蒸气压下降稀溶液的蒸气压下降纯溶剂p*饱和蒸气溶液p饱和蒸气代表难挥发的溶质分子代表难挥发的溶质分子a:a:纯溶剂的蒸发示意图纯溶剂的蒸发示意图b:b:稀溶液的蒸发示意图稀溶液的蒸发示意图代表溶剂分子；代表溶剂分子；Inorganic and Analytical Chemistry24 P 稀溶液的蒸气压；稀溶液的蒸气压；PA*纯溶剂的蒸气压；纯
19、溶剂的蒸气压；xA 溶剂的摩尔分数溶剂的摩尔分数 设溶质的摩尔分数为设溶质的摩尔分数为xB，则，则 1-xA=xB3.3.拉乌尔定律拉乌尔定律 在一定温度下，在一定温度下，挥发挥发非非电解质电解质稀稀溶液的蒸气压溶液的蒸气压P等于纯溶剂的蒸气压等于纯溶剂的蒸气压PA*乘以溶剂的摩尔分数乘以溶剂的摩尔分数xA。P=PA*xAP 纯溶剂蒸气压与稀溶液蒸气压之差。纯溶剂蒸气压与稀溶液蒸气压之差。P=PA*P=PA*(1-xA)=PA*xB 一定温度下，稀溶液的蒸气压下降一定温度下，稀溶液的蒸气压下降p和溶质的摩尔和溶质的摩尔分数分数xB成正比成正比”。拉乌尔定律只适用于。拉乌尔定律只适用于难挥发、非
20、电难挥发、非电解质的稀溶液解质的稀溶液。Inorganic and Analytical Chemistry25ABMb 一定温度下，对一种溶剂来说一定温度下，对一种溶剂来说PA*为定值。若溶为定值。若溶剂的摩尔质量为剂的摩尔质量为MA，则，则BABB bKMbpxppAAK常数，其物理意义是常数，其物理意义是bB1 molkg-1时溶液的蒸气压下降值。时溶液的蒸气压下降值。BABBnnnx ABnnAABMmn（因为（因为nAnB）即：即：一定温度下，难挥发非电解质稀溶液的蒸气一定温度下，难挥发非电解质稀溶液的蒸气压下降压下降p与溶液的质量摩尔浓度与溶液的质量摩尔浓度bB成正比。成正比。In
21、organic and Analytical Chemistry263.3.2 溶液的沸点升高和疑固点下降1.1.沸点沸点：液体的蒸汽压等于外界大气压时，液体开始：液体的蒸汽压等于外界大气压时，液体开始沸腾，此时的温度称为该液体的沸点。常用沸腾，此时的温度称为该液体的沸点。常用T Tb b表示。表示。2.2.凝固点凝固点：指固液相共存时的温度，即固相与液相蒸：指固液相共存时的温度，即固相与液相蒸汽压相等时的温度。常用汽压相等时的温度。常用T Tf f表示。表示。Inorganic and Analytical Chemistry27溶液的沸点升高和凝固点降低溶液的沸点升高和凝固点降低P/P/k
22、PakPaT/101.3101.3TbTfTb*Tf*TbTfInorganic and Analytical Chemistry28溶液的蒸气压总是低于纯溶剂的蒸气压，溶液的溶液的蒸气压总是低于纯溶剂的蒸气压，溶液的沸点升高，凝固点降低。沸点升高，凝固点降低。Tb*纯溶剂的沸点；纯溶剂的沸点；Tb 稀溶液的沸点稀溶液的沸点Tf*纯溶剂的凝固点；纯溶剂的凝固点；Tf 稀溶液的凝固点稀溶液的凝固点Tb-Tb*=Tb=Kb bBKb溶剂沸点上升常数，溶剂沸点上升常数，Kf 溶剂凝固点降低系数溶剂凝固点降低系数；大小决定于溶剂的本性，与溶剂的摩尔质量、沸点；大小决定于溶剂的本性，与溶剂的摩尔质量、沸
23、点、汽化热有关、汽化热有关;Tf*-Tf=Tf=Kf bB bB 溶质的质量摩尔浓度溶质的质量摩尔浓度(mol/Kg)。Inorganic and Analytical Chemistry29几种溶剂的几种溶剂的Kb和和Kf值值Inorganic and Analytical Chemistry30 水的水的 Kb0.512 Kmol-1kg 由由 TbKbbB 得得 Tb1.134 molkg-10.512 Kmol-1kg 0.590 K 此溶液的沸点为此溶液的沸点为 373.15K0.590K373.74K11Bkgmol 1.134molg 180.98mol10000.02molb
24、例例3 3 101.325kPa时时,使使0.02 mol蔗糖溶于蔗糖溶于0.98 mol水水中，溶液的沸点为多少？中，溶液的沸点为多少？【解解】该蔗糖水溶液的质量摩尔浓度为该蔗糖水溶液的质量摩尔浓度为 Inorganic and Analytical Chemistry31100g1000mol128g2.67g531.01b KK例例4 已知纯苯的已知纯苯的Tb*为为353.25K,将将2.67g萘（萘（C10H8）溶于溶于100 g苯中，测得该溶液的沸点升高了苯中，测得该溶液的沸点升高了0.531 K，试求苯的，试求苯的Kb。（萘的摩尔质量为。（萘的摩尔质量为128 gmol1）【解解】
25、依依 TbKbbB得得Kb2.55 Kkgmol1Inorganic and Analytical Chemistry32根据根据Tf Kf bB kgmol 1.69molkgK 1.86K 3.1511Bb0.169molkg 0.1kg1.69mol1000100g1BB bn例例6 为防止水箱结冰，可加入甘油以降低其凝固为防止水箱结冰，可加入甘油以降低其凝固点，如需使凝固点降低到点，如需使凝固点降低到270.00K(-3.15)，在，在100 g水中应加入甘油多少水中应加入甘油多少g?（已知水的（已知水的Kf1.86 Kkgmol-1，甘油的摩尔质，甘油的摩尔质量为量为M92 gmol
26、1）【解解】Tf Tf*Tf 273.15K270.00k3.15 K甘油的摩尔质量为甘油的摩尔质量为92 gmol1，故，故100 g水中应加入的甘油质量为水中应加入的甘油质量为 mBMnB92 gmol10.169 mol15.55 gInorganic and Analytical Chemistry33 例如，植物体内细胞中有许多可溶物（氨基例如，植物体内细胞中有许多可溶物（氨基酸、糖等），这些可溶物的存在，好像植物的酸、糖等），这些可溶物的存在，好像植物的“智能智能”结构，当植物生长的环境温度发生较结构，当植物生长的环境温度发生较大改变时，它们能够感应环境并做出相应的反大改变时，它们
27、能够感应环境并做出相应的反应，使应，使细胞液的浓度增大细胞液的浓度增大，蒸气压下降，减少，蒸气压下降，减少蒸发，凝固点降低，从而使植物表现出一定的蒸发，凝固点降低，从而使植物表现出一定的抗旱性和抗寒性抗旱性和抗寒性，仍保持生命力。，仍保持生命力。现象解释和应用现象解释和应用Inorganic and Analytical Chemistry34 冰盐混合物作致冷剂。如30 g食盐和70 g冰混合，体系的温度可降至251 K；氯化钙和冰的混合物最低温度可达218 K，用于水产和食品的贮藏和运输。在严寒的冬天，为防止汽车水箱冻裂常在水箱中加入甘油或乙二醇等物质作防冻剂，撒用CaCl2或NaCl以清
28、除公路上的积雪等全是应用溶液凝固点降低的道理。Inorganic and Analytical Chemistry353.3.3 溶液的渗透压 许多天然或人造的薄膜对于物质的透过有选择性，许多天然或人造的薄膜对于物质的透过有选择性，它们只允许某种或某些物质透过，而不允许另外一些它们只允许某种或某些物质透过，而不允许另外一些物质透过，这类薄膜称为物质透过，这类薄膜称为半透膜半透膜。水分子通过半透膜从纯水进入溶液或从稀溶液进水分子通过半透膜从纯水进入溶液或从稀溶液进入较浓溶液的现象称为入较浓溶液的现象称为渗透渗透。1.1.渗透现象渗透现象Inorganic and Analytical Chemi
29、stry362.2.渗透压力渗透压力产生渗透现象的条件：产生渗透现象的条件：(1)(1)必须有半透膜存在必须有半透膜存在;(2)(2)半透膜两侧相同体积的液体中水分子数目不相等。半透膜两侧相同体积的液体中水分子数目不相等。溶液的渗透压：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。发生渗透所需施加的压力，叫溶液的渗透压。Inorganic and Analytical Chemistry373.3.渗
30、透压力与浓度、温度的关系渗透压力与浓度、温度的关系Inorganic and Analytical Chemistry381886 1886 年，荷兰理论化学家年，荷兰理论化学家范特霍夫范特霍夫归纳出渗透压力归纳出渗透压力与浓度、温度之间的关系与浓度、温度之间的关系:=cRT bRT 渗透压渗透压(kPa)；R气体常数；气体常数；c 物质的量浓度物质的量浓度(mol/L)；T 热力学温度热力学温度(K)；R=8.314 JK-1 mol-1 通过测定溶液的渗透压，可通过测定溶液的渗透压，可计算物质的分子量计算物质的分子量。如溶质的质量为如溶质的质量为mB，测得渗透压为，测得渗透压为，溶质的摩，
31、溶质的摩尔质量为尔质量为M，则，则，VRTmMB渗透压应用：渗透压应用：Inorganic and Analytical Chemistry39例例7 7 某蛋白质饱和水溶液，每升含蛋白质某蛋白质饱和水溶液，每升含蛋白质5.18 g，在在T298.15 K时测得其渗透压为时测得其渗透压为0.413 kPa，求此，求此蛋白质的摩尔质量。蛋白质的摩尔质量。313dm 1kPa 0.413K 15.298molmdkPa 8.314g 18.5MVRTmMB1molg 31090Inorganic and Analytical Chemistry4011ffBkgmol 0.30molkgK 1.8
32、6K 0.56KTb例例8 8 由实验测得人体血液的凝固点降低值由实验测得人体血液的凝固点降低值Tf是是0.56 K，求在体温，求在体温37时的渗透压。（已知时的渗透压。（已知Kf 1.86 Kkgmol1）【解解】根据根据 Tf Kf bB得得 Inorganic and Analytical Chemistry41利用稀溶液的凝固点降低和稀溶液的渗透压，均可计算溶质的摩尔质量。由于cBRT在数值上大于kfbB，因此溶液的渗透压在数值上也大于溶液的凝固点降低。当溶液的浓度很低时，很小，不能准确测定；但此时仍比较大可以准确进行测定。由于小分子溶质也能透过半透膜，因此渗透压力法仅适合于高分子化合
33、物的摩尔质量的测定。fTInorganic and Analytical Chemistry42渗透现象的解释渗透现象的解释 渗透现象在植物有机体的许多生理过程中有着很渗透现象在植物有机体的许多生理过程中有着很重要的作用。细胞膜是一种很容易透水，而几乎不能重要的作用。细胞膜是一种很容易透水，而几乎不能透过溶解于细胞液中的物质的薄膜。水进入细胞中产透过溶解于细胞液中的物质的薄膜。水进入细胞中产生相当大的压力，能使细胞膨胀，并使之保持紧张的生相当大的压力，能使细胞膨胀，并使之保持紧张的状态，状态，这就是植物茎、叶、花瓣等具有一定弹性的原这就是植物茎、叶、花瓣等具有一定弹性的原因因。另外。另外植物吸
34、收水分和养料也是通过渗透作用植物吸收水分和养料也是通过渗透作用，只，只有当有当土壤溶液的渗透压低于植物细胞溶液的渗透压土壤溶液的渗透压低于植物细胞溶液的渗透压时时，植物才能不断地吸收水分和养料，促使本身生长，植物才能不断地吸收水分和养料，促使本身生长，反之作物就枯萎。庄稼施肥过多会出现反之作物就枯萎。庄稼施肥过多会出现“浓肥烧死苗浓肥烧死苗”的现象，这是渗透压原理造成的。现在广泛使用的的现象，这是渗透压原理造成的。现在广泛使用的地膜覆盖保苗，也是为了保持土壤胶体的渗透压。一地膜覆盖保苗，也是为了保持土壤胶体的渗透压。一般植物细胞汁的渗透压约般植物细胞汁的渗透压约2000 kPa，所以水分可以从
35、，所以水分可以从植物的根部运送到数十米的顶端。植物的根部运送到数十米的顶端。Inorganic and Analytical Chemistry43 渗透作用的意义渗透作用的意义:Inorganic and Analytical Chemistry44 渗透作用在工业上的应用也很广泛，如渗透作用在工业上的应用也很广泛，如电渗析法和反渗透技术。电渗析法和反渗透技术。所谓反渗透技术所谓反渗透技术就是在浓溶液一方施加就是在浓溶液一方施加比其渗透压还要大的压力，迫使溶液中的溶比其渗透压还要大的压力，迫使溶液中的溶剂分子向反方向移动，从而达到浓缩溶液的剂分子向反方向移动，从而达到浓缩溶液的目的。目的。对
36、某些不适合在高温条件下浓缩的物质，对某些不适合在高温条件下浓缩的物质，可以利用反渗透技术进行浓缩，例如速溶咖可以利用反渗透技术进行浓缩，例如速溶咖啡和速溶奶粉的制造。啡和速溶奶粉的制造。渗透作用还可用于海水、咸水的淡化，渗透作用还可用于海水、咸水的淡化，工业废水处理及浓缩溶液等。工业废水处理及浓缩溶液等。渗透作用渗透作用在工业上的应用:Inorganic and Analytical Chemistry45本节小结 四者均与bB有关，且只与溶液中粒子数有关，与溶质的本质无关 。这是难挥发、非电解质稀溶液的性质。BbKPBbbbKTBffbKTBbRT BbK Inorganic and Ana
37、lytical Chemistry46 依数性：蒸汽压下降、沸点上升、凝固点依数性：蒸汽压下降、沸点上升、凝固点下降、具有渗透压。下降、具有渗透压。说明说明:稀溶液依数性的根本原因是溶液的蒸汽压下降。稀溶液依数性的根本原因是溶液的蒸汽压下降。溶液浓度大，也有此性质但公式不再成立。溶液浓度大，也有此性质但公式不再成立。电解质溶液要考虑电离。电解质溶液要考虑电离。Inorganic and Analytical Chemistry473.4 强电解质理论1.1.电解质溶液的反常现象电解质溶液的反常现象与非电解质溶液依数性相似，电解质溶液也有蒸与非电解质溶液依数性相似，电解质溶液也有蒸汽压下降、沸点
38、升高、凝固点下降及渗透压等性汽压下降、沸点升高、凝固点下降及渗透压等性质，但偏离了拉乌尔定律计算的数值（见表质，但偏离了拉乌尔定律计算的数值（见表3-43-4）同时也表现出一些规律性。同时也表现出一些规律性。Inorganic and Analytical Chemistry482.离子活度a(有效浓度)a=b/b c/c -活度系数活度系数a-离子活度离子活度(有效浓度有效浓度)b b,c c-离子真实浓度离子真实浓度(理论浓度理论浓度)注：（注：（1 1）纯液态、固态的物质）纯液态、固态的物质（如（如AgClAgCl等），认为等），认为a=1=1。活度系数活度系数反映了溶液中离子之间作用力
39、的大小；反映了溶液中离子之间作用力的大小；活度系数越小，作用力越大。活度系数越小，作用力越大。（2）一般来说一般来说ac，1，但在下列情况认为，但在下列情况认为=1，a=c。强电解质稀溶液强电解质稀溶液 弱电解质溶液和中性分子弱电解质溶液和中性分子Inorganic and Analytical Chemistry493.5 胶体溶液 以固体颗粒（直径以固体颗粒（直径1100nm）分散分散于液体中的一种胶体分散系，它属于于液体中的一种胶体分散系，它属于高分散度的多相体系。高分散度的多相体系。高高分分子子溶溶液液 高分子物质溶于适当溶剂而形成高分子物质溶于适当溶剂而形成的溶液，其溶质高分子的大小
40、在胶体的溶液，其溶质高分子的大小在胶体分散系范围内，它同真溶液一样属均分散系范围内，它同真溶液一样属均相体系。相体系。溶溶胶胶Inorganic and Analytical Chemistry503.5.1 分散度和表面吸附表面：表面：在多相分散体系内，相与相之间存在的界面，在多相分散体系内，相与相之间存在的界面，如在两相中两相之间的界面称为表面。比如烧杯中的如在两相中两相之间的界面称为表面。比如烧杯中的水面水面表面。表面。分散度：分散度：分散质分散的程度。分散质分散的程度。粒子越小分散度越大，粒子越小分散度越大，通常通常用用比表面积比表面积来表示分散度的大小。来表示分散度的大小。比表面积比
41、表面积是单位体积的物质所具有的表面积，其是单位体积的物质所具有的表面积，其定义为：定义为：A A0 0=A A/V V A A0 0:分散质的比表面积分散质的比表面积;A A:分散质的总表面积分散质的总表面积;V V:分散质的体积分散质的体积.Inorganic and Analytical Chemistry51胶体分散系的粒子大小为胶体分散系的粒子大小为1 1100nm,100nm,所以溶胶所以溶胶粒子的比表面积非常大粒子的比表面积非常大,溶胶溶胶具有某些特殊的性具有某些特殊的性质质,如如:多相性、高度分散性、凝结不稳定性多相性、高度分散性、凝结不稳定性。单位体积的分散质表面积越大，即分散
42、质单位体积的分散质表面积越大，即分散质的颗粒越小的颗粒越小,则比表面积越大，因而体系的分则比表面积越大，因而体系的分散度越高。散度越高。Inorganic and Analytical Chemistry52表面吸附表面吸附吸附：一种物质自动吸附：一种物质自动聚集到另一种物质表聚集到另一种物质表面上去的过程。面上去的过程。glAB为什么会出现吸附？为什么会出现吸附？表面分子与相内分子的受力不同：表面分子与相内分子的受力不同：B 分子处于分子处于相内，受到周围分子的作用力是均衡的；相内，受到周围分子的作用力是均衡的；A 分子处分子处于表面，此分子一方面受到本相内分子的作用，另一于表面，此分子一方
43、面受到本相内分子的作用，另一方面又受到性质不同的另一相分子的作用，受力不均。方面又受到性质不同的另一相分子的作用，受力不均。Inorganic and Analytical Chemistry53 在气液表面上在气液表面上A分子受到气相分子的作用力是极小的，分子受到气相分子的作用力是极小的，因此因此A分子受到一个指向液体内部的合力。分子受到一个指向液体内部的合力。从能量角度看，从能量角度看，A分子比分子比B分子具有较高的能量，这部分子具有较高的能量，这部分高出的能量就是表面自由能分高出的能量就是表面自由能表面能。表面能。表面能的存在带来：表面能的存在带来：气液表面的分子总有降低表面能，缩小表面
44、积的气液表面的分子总有降低表面能，缩小表面积的趋势。自由状态下液滴呈球形就是此原因。趋势。自由状态下液滴呈球形就是此原因。固体表面利用表面分子的剩余力场吸附其它分子固体表面利用表面分子的剩余力场吸附其它分子减少剩余力场，降低表面能，因此产生表面减少剩余力场，降低表面能，因此产生表面吸附吸附。Inorganic and Analytical Chemistry54固体对溶液中的溶质吸附可分为两类：固体对溶液中的溶质吸附可分为两类：分子吸附分子吸附和离子吸附和离子吸附1、分子吸附、分子吸附 分子吸附遵循相似相吸原则，主要是吸附剂对非分子吸附遵循相似相吸原则，主要是吸附剂对非电解质或弱电解质分子的吸
45、附。电解质或弱电解质分子的吸附。2、离子吸附、离子吸附 离子吸附分离子吸附分离子选择吸附离子选择吸附和和离子交换吸附离子交换吸附：(1)(1)离子选择吸附离子选择吸附：优先选择吸附与固体微粒具有相优先选择吸附与固体微粒具有相同组份和结构相似并能与之生成难溶化合物的离子。同组份和结构相似并能与之生成难溶化合物的离子。Inorganic and Analytical Chemistry55 Ag Br Ag Br Ag Br Ag Br Ag Br Ag Br Ag Br Ag Ag Br Ag Br Ag Br Ag Br Ag Br Ag Br Ag Br Ag BrBrBrAg+Ag+AgN
46、O3 与与 KBr制备制备AgBr溶胶时，溶胶时，KBr 过量过量，则则AgBr固体优先吸附固体优先吸附Br-而而使固体表面带负电。使固体表面带负电。AgNO3 与与 KBr制备制备AgBr溶胶时溶胶时，AgNO3 过量过量，则则AgBr固体优先吸固体优先吸附附Ag+而使固体表面带正电。而使固体表面带正电。Inorganic and Analytical Chemistry56 (2)(2)离子交换吸附离子交换吸附：吸附剂从溶液中吸附某种吸附剂从溶液中吸附某种离子时，等物质量地置换出另一种电荷符号相同的离子时，等物质量地置换出另一种电荷符号相同的离子到溶液中，此吸附称离子到溶液中，此吸附称离子
47、交换吸附离子交换吸附，离子交换，离子交换吸附过程是可逆过程。吸附过程是可逆过程。土壤中的养分保持和释放大部分是通过离子土壤中的养分保持和释放大部分是通过离子交换进行的。交换进行的。Na+Ca2+3NH4+NH4+NH4+NH4+Ca2+Na+Inorganic and Analytical Chemistry573.5.2 胶体溶液的性质由于溶胶具有由于溶胶具有高度分散高度分散及及多相共存多相共存的特点，因而表现的特点，因而表现出特别的性质。出特别的性质。1.1.溶胶的光学性质溶胶的光学性质丁铎尔效应丁铎尔效应 光照射分散体系时可以发生：光照射分散体系时可以发生：a 反射反射(粒子直径大于入射
48、粒子直径大于入射光波长光波长);b 散射散射(粒子直径略小于入射光波长粒子直径略小于入射光波长);c 透射透射(粒子粒子直径远小于入射光波长直径远小于入射光波长)。1869 1869年，英国物理学家年，英国物理学家TyndallTyndall发现：在暗室中让一束汇发现：在暗室中让一束汇聚的光通过溶胶，在与光束垂直的方向上可以看到一个圆锥聚的光通过溶胶，在与光束垂直的方向上可以看到一个圆锥形光柱，这种现象就称为形光柱，这种现象就称为TyndallTyndall现象现象。溶胶的分散相粒子的。溶胶的分散相粒子的直径在直径在1-100nmnm之间，小于可见光的波长（之间，小于可见光的波长（400760
49、nm)400760nm)，因此，因此当光通过溶胶时发生明显的散射作用，产生当光通过溶胶时发生明显的散射作用，产生TyndallTyndall现象。现象。Inorganic and Analytical Chemistry58Inorganic and Analytical Chemistry592.2.溶胶的动力学性质溶胶的动力学性质布朗运动布朗运动 溶胶的分散相粒子在分散介质中不停地做不规溶胶的分散相粒子在分散介质中不停地做不规则的折线运动，这种运动称为则的折线运动，这种运动称为BrownBrown运动运动。Inorganic and Analytical Chemistry60A产生布朗运
50、动的原因：产生布朗运动的原因：胶粒受周围分散剂分子不均衡撞击的结果。胶粒受周围分散剂分子不均衡撞击的结果。Inorganic and Analytical Chemistry61 19031903年发明了年发明了超显微镜超显微镜，为研究布朗运动提供了物质为研究布朗运动提供了物质条件。条件。通过大量观察，得出结通过大量观察，得出结论：论：粒子越小，布朗运动越粒子越小，布朗运动越激烈。激烈。其运动激烈的程度不其运动激烈的程度不随时间而改变，但随时间而改变，但随温度的随温度的升高而增加。升高而增加。Inorganic and Analytical Chemistry623.3.溶胶的电学性质溶胶的电
