1、 第一章 物质的聚集状态 (Collective state of Matter)气态、液态、固态，等离子体态气态、液态、固态，等离子体态1.1 1.1 分散系分散系1.2 1.2 气体气体1.1.3 3 溶液浓度的表示方法溶液浓度的表示方法1.1.4 4 稀溶液的通性稀溶液的通性 1.1.5 5 胶体溶液胶体溶液 1.1.6 6 高分子溶液和乳浊液高分子溶液和乳浊液 分散相分散相（被分散了的物（被分散了的物 质，不连续状态）质，不连续状态）分散介质分散介质（容纳分散相的物质，连续状态）（容纳分散相的物质，连续状态）分散质和分散剂可以是固体、液体或气体。分散质和分散剂可以是固体、液体或气体。1
2、.1 分散系分散系分散系（分散系（Disperse Systerm)：由一种或多种物质由一种或多种物质分散在另一种物质中所形成的混合体系。分散在另一种物质中所形成的混合体系。分散系分散系 表表 1-1 1-1 按聚集状态分类的各种分散系按聚集状态分类的各种分散系 分 散 相 分 散 介质 实 例 气 气 空气、家用煤气 液 气 云、雾 固 气 烟、霾 气 液 泡沫、汽水 液 液 牛奶、豆浆、农药乳浊液 固 液 泥浆、油漆、墨水 气 固 泡沫塑料、木炭、浮石 液 固 肉冻、硅胶、珍珠 固 固 红宝石、合金、有色玻璃 硫粉与铁粉的混合物是二组分的多相体系(具有两相)糖水、食盐水是二组分的单相体系，
3、糖水、食盐水是二组分的单相体系，冰水混合物是单组分的两相体系冰水混合物是单组分的两相体系 (虽然液态水和固态虽然液态水和固态冰的化学性质相同，但二者的物理性质不同。冰的化学性质相同，但二者的物理性质不同。)铜锌合金、钢、洁净的空气(不含灰尘)是单相体系。化学上把体系中物理性质和化学性质完化学上把体系中物理性质和化学性质完全相同的一部分叫做全相同的一部分叫做“相相”，相与相之，相与相之间存在着明确的相界面。间存在着明确的相界面。按分散质粒子大小分类的液态分散系分子或离子分散系分子或离子分散系（粒子直径小于（粒子直径小于1nm1nm）胶体分散系胶体分散系（粒子直径在（粒子直径在1-100nm1-1
4、00nm之间）之间）粗分散系粗分散系（粒子直径大于（粒子直径大于100nm100nm）低分子溶液低分子溶液（分散质是小分子）（分散质是小分子）高分子溶高分子溶液液(分散质分散质是大分子是大分子)胶体溶液胶体溶液(分散分散质是分子、离质是分子、离子或原子的小子或原子的小集合体集合体)浊液（分散质是分子的浊液（分散质是分子的大集合体）大集合体）最稳定最稳定很稳定很稳定稳定稳定不稳定不稳定电子显微镜不可见电子显微镜不可见超显微镜可观察其存在超显微镜可观察其存在一般显微镜可见一般显微镜可见能透过半透膜能透过半透膜能透过滤纸能透过滤纸,不能透过半透不能透过半透膜膜不能透过滤纸不能透过滤纸单相体系单相体系
5、多相体系多相体系a)分子本身不占有体积。分子本身不占有体积。(忽略尺寸忽略尺寸)b)分子间没有相互作用力。分子间没有相互作用力。(压力不太高，温度不太压力不太高，温度不太低时可忽略分子间相互作用低时可忽略分子间相互作用)1.2.1 理想气体状态方程理想气体状态方程pV=nRT 在标准状况下，p101.325kPa，T273.15K（0 C)，1 mol理想气体的体积为22.414dm3或22.414L。1Pam3=1J热力学温度与摄氏温度的关系:T273.15K+摄氏温度 p:气体压力（Pa);V:气体体积（m3);n:物质的量（mol);R:摩尔气体常数（8.3214J.mol-1K)T:气
6、体热力学温度（气体热力学温度（K)例：例：某氢气钢瓶容积为某氢气钢瓶容积为50.0L,2550.0L,25 C C时，时，压力为压力为500 kpa,500 kpa,计算钢瓶中氢气的质量计算钢瓶中氢气的质量。molKKmolmPamPanRTpVn1.1015.298314.8100.5010500113333pV=nRTm=10.1mol2.01gmol-1=20.3gH2的摩尔质量M=2.01gmol-1求分子量（摩尔质量）求分子量（摩尔质量）M pV=(m/M)RT (n=m/M)求质量求质量m pV=(m/M)RT (n=m/M)求密度（求密度（r r）r r=m/V pV =nRT
7、=(m/M)RT M=(m/V)(RT/p)=r(RT/p)惰性气体氙能和氟形成多种氟化物 XeFx。实验测定在80 oC，15.6 kPa 时，某气态氟化氙试样的密度为0.899（g dm-3)，试确定这种氟化氙的分子式。解：解：求出摩尔质量，即可确定分子式。求出摩尔质量，即可确定分子式。解：pV =nRT =(m/M)RT M=(m/V)(RT/p)=r(RT/p)=(0.899 8.314 353)/15.6 =169(g mol-1)已知已知 原子量原子量 Xe 131,F 19,则则 XeFx XeFx 分子量为分子量为 131+19x=169 131+19x=169 x=2 x=2
8、，这种氟化氙的分子式为：这种氟化氙的分子式为：XeFXeF2 21.2.2 分压定律分压定律 1212nnRTn RTn RTn RTpVVVV总分压：各组分气体单独占有混合气体总体积时所呈现的压力。分压：各组分气体单独占有混合气体总体积时所呈现的压力。21pp若混合气体由 i 种气体混合而成，同理可得 p=p1p2p3pB 道尔顿气体分压定律：道尔顿气体分压定律：混合气体的总压等于混合气体的各组分气体的分压之和在混合气体中，第 B种气体的分压力 ，混合气体的总压力 ，BBn RTpVn RTpV总BBBBn RTpnVxn RTpnV总总或 pBp xB 道尔顿气体分压定律道尔顿气体分压定律
9、2：组分组分 B的分压力等于该组分摩尔分数的分压力等于该组分摩尔分数(xB)与混合气体总压力的乘积。与混合气体总压力的乘积。BBBVnxVn总组分气体B的体积分数BBVppV（1-6）书上例1-2，已知各组分体积分数，可求得各组分气体的分压。pBxB p 例例 在某实验室中在某实验室中(大气压力为大气压力为90.12 kPa)，在，在19.0时用排时用排水集气法收集到氢气水集气法收集到氢气0.187 L。已知。已知19.0时水的饱和蒸气压为时水的饱和蒸气压为2.20 kPa，求在标准状况下经过干燥后所收集到的氢气的体积。，求在标准状况下经过干燥后所收集到的氢气的体积。解：由道尔顿气体分压定律可
10、得，解：由道尔顿气体分压定律可得，22HH Oppp=90.12 kPa2.20 kPa=87.92 kPa 根据理想气体状态方程式根据理想气体状态方程式1 12212pVp VTT1 1 221287.92 0.18273.17273.5101.32515 19.0pVTVT p87.92 0.187 273.150.152L292.2 101.3250.187L273.15+19273.15101.3251.3 溶液浓度的表示方法溶液:气体溶液(如大气)固体溶液(如合金)液体溶液(如糖水、食盐水、乙醚的苯溶液等)本章重点讨论液体溶液，以下简称溶液。CB B的物质的量浓度，单位为molL-1
11、。nB 物质B的物质的量，单位为mol。V 混合物的体积，单位为m3。VncBB注意：使用物质的量单位mol时，要指明物 质的基本单元。1.3.1 物质的量浓度例：溶液 c(KMnO4)=0.10molL-1 溶液 c(1/5KMnO4)=0.10molL-1 1 L溶液中所含KMnO4的物质的量是不同的，后者,c(1/5KMnO4)=0.10molL-1前者，c(KMnO4)=0.10molL-1 n(KMnO4)=0.10mol奥运会标与的关系n(KMnO4)=0.02molc(KMnO4)=1/5c(1/5KMnO4)=0.02molL-1 不同不同bB 溶质B的质量摩尔浓度，单位为mo
12、lKg-1。nB 溶质B的物质的量，单位为mol。mA 溶剂的质量，单位为kg。1.3.2 质量摩尔浓度BBAnbm1.3.3 质量分数 mB 物质B的质量；m 混合物的质量；B的质量分数，单位为1。mmBBB1.3.4 摩尔分数 nBB的物质的量，SI单位为mol；n 混合物总的物质的量，SI单位为mol ；SI单位为1。nnBBB1i任何一个多组分系统 解：根据题意，100g溶液中含有10g NaCl，90g 水。即 m(NaCl)=10g,而m(H2O)=90g mol0.5mol18.0gg90O)H(O)H(O)(Hmol17.0molg58g10NaCl)(NaCl)(NaCl)(
13、1-2221-MmnMmn030.05.0)mol(0.17mol17.0)(H(NaCl)NaCl)(NaCl)(2Onnn97.05.0)mol(0.17mol0.5)(H(NaCl)O)H(O)H(222Onnn 21 1、蒸气压下降（The lowering of the vapor pressure)2、沸点上升(The elevation of the boiling point)3、凝固点降低(The depression of the freezing point)4、渗透压(The phenomenon of osmotic pressure)难挥发的非电解质稀溶液难挥发的非
14、电解质稀溶液有一定的共同性共同性和规律性规律性。该类性质称为稀溶液的通性通性，或称为依数性依数性。包括四个方面：1.4 稀溶液的通性稀溶液的通性 在熔融状态和水溶液中都不能导电（不发生电离反应）的化合物。除羧酸及其盐、酚、胺以外，大多数有机化合物都是非电解质，如蔗糖、甘油、乙醇等。在无机化合物中，只有某些非金属的卤化物和所有非金属氧化物是非电解质。非电解质 同一温度下，溶液同一温度下，溶液的蒸气压比纯溶剂的的蒸气压比纯溶剂的蒸气压要小，它们之蒸气压要小，它们之间的差值，叫间的差值，叫“溶液溶液的蒸气压下降的蒸气压下降”1.4.1 溶液蒸气压的下降 蒸气压决定于分子之间的吸引力：蒸气压决定于分子
15、之间的吸引力：极性分子（水，甘油），蒸气压小；非极性分子（汽油），蒸气压大；分子量越大，蒸气压越小；溶液的饱和蒸气压同样与温度密切相关溶液的饱和蒸气压同样与温度密切相关溶液的饱和蒸气压溶液的饱和蒸气压:溶剂溶剂分子挥发和凝聚达到动态平衡时，溶剂蒸气所具有的压力 25 当溶质分散于溶剂之中，溶液表面的部分位置，被溶质分子所占据，使得单位表面所能逸出的溶剂的分子个数减少，因此溶液蒸气压较之纯溶剂有所降低。蒸气压大蒸气压小P 溶液的蒸气压，单位为Pa；po 溶剂的饱和蒸气压，单位为Pa；A 溶剂的摩尔分数。溶液蒸气压的下降拉乌尔定律拉乌尔定律一定温度下，一定温度下，稀溶液的蒸稀溶液的蒸气压等于纯溶剂
16、的饱和蒸气压等于纯溶剂的饱和蒸气压与溶液中溶剂的摩尔气压与溶液中溶剂的摩尔分数的乘积。分数的乘积。因为 A十Bl，即 Al一B 所以 p =poA =po（1-B）=po-p oB p =po-p=p oB一定温度下，难挥发非电解质稀一定温度下，难挥发非电解质稀溶液的蒸气压的下降值与溶质的溶液的蒸气压的下降值与溶质的摩尔分数成正比。摩尔分数成正比。拉乌尔定律拉乌尔定律 p =poA27 1.1.溶液的沸点上升溶液的沸点上升沸点沸点：液体蒸气压与外界压力相等时的温度。难挥发物质的溶液的沸点总是高于纯溶剂的沸点，二者之差为：Tb=Tb T0=KbbB pT溶剂溶液101.325kPaT0TbpMg
17、SO4K3Fe(CN)6 使正溶胶聚沉：聚沉能力K3Fe(CN)6MgSO4AlCl3Rb+K+Na+Li+结论结论 ：*与胶粒电荷相反的离子，电荷越高，聚沉作用越大。*与胶粒电荷相反的离子，半径越大，聚沉能力越大。比较负电荷比较负电荷比较正电荷比较正电荷 两种带有相反电荷的溶胶按适当比例相互混合，两种带有相反电荷的溶胶按适当比例相互混合，溶胶同样会发生聚沉。溶胶同样会发生聚沉。（2）溶胶的互聚 例：明矾净水作用。天然水中胶态的悬浮物大多带负电，明矾在水中水解产生的Al(OH)3溶胶带正电，它们相互聚沉而使水净化。1.6.1 高分子溶液 1.高分子溶液的特性特性（1）高分子溶液由于其溶质的颗粒
18、大小与溶胶粒 子相近，属于胶体分散系，所以它表现出某 些溶胶的性质，例如，不能透过半透膜、扩 散速度慢等。（2）高分子溶液是一种热力学稳定体系。（3）溶解的可逆性。（4）高分子溶液具有一定的抗电解质聚沉能力。1.6 高分子溶液和乳浊液（1）盐析盐析 通过加人大量电解质使高分子化合物聚沉的作用。（2）溶胶聚沉溶胶聚沉 胶体分散系中的分散质从分散剂中分离出来的过程。（3）盐析盐析除中和高分子化合物所带的电荷外，更重要的是破坏其水化膜，需加大量电解质；溶胶聚沉溶胶聚沉只需加少量的电解质。2.盐析(salting out)与溶胶聚沉：溶胶中加入适量的高分子化合物，就会提高溶胶对电解质的稳定性。在溶胶中
19、加入高分子，高分子化合物附着在胶粒表面，可以1)使疏水的胶粒变成亲水，提高胶粒溶解度；2)在胶粒表面形成一个高分子保护膜，增强溶胶抗电解质的能力。所以高分子化合物经常被用来作胶体的保护剂。3.高分子化合物对溶胶的保护作用高分子化合物对溶胶的保护作用表面活性剂表面活性剂性质：性质：当它被加入到某一物质中后，能够显著降低其表面张力，从而使一些极性相差较大的物质也能相互均匀分散、稳定存在。表面活性剂的分子结构表面活性剂的分子结构：由极性基团(亲水)（通常是一OH、一COOH、一NH2，=NH、一NH3+等基团构成）和非极性基团(疏水)（主要是由碳氢组成的长链或芳香基团所构成）两大部分构成。1.6.2 表面活性剂 乳浊液：分散质和分散剂均为液体的粗分散系。乳浊液中被分散的液滴直径约在0.1-50m之间。油水型，如牛奶、豆浆、农药乳化剂等，水油型乳浊液，例如石油。1.1.6 6.3.3 乳浊液乳浊液 许多乳化剂都是表面活性物剂。因此，表面活性剂有时也称为乳化剂。可根据其亲和能力的差别分为亲水性乳化剂和亲油性乳化剂*常用的亲水性乳化剂有：钾肥皂、钠肥皂、蛋白质、动物胶等。*常用亲油性乳化剂有钙肥皂、高级醇类、高级酸类、石墨等。
