1、第第1 1章章 溶液与胶体溶液与胶体生命体内含有大量水分，其中大部分以生命体内含有大量水分，其中大部分以溶剂的形式存在于生命体中的各种溶液溶剂的形式存在于生命体中的各种溶液里，还有一部分则形成胶体。里，还有一部分则形成胶体。第第1 1章章 溶液与胶体溶液与胶体1.1 分散系1.2 溶液组成标度的表示方法1.3 稀溶液的依数性1.4 胶体溶液1.1 1.1 分散系分散系分散系由一种或几种物质以细小的颗粒分散在另一种物质中所形成的系统称为分散体系，简称分散系。被分散的物质称为分散相（分散质），容纳分散相的物质称为分散介质（分散剂）。1-1 1-1 分散系分散系 根据物态，分散系有固态、根据物态，分
2、散系有固态、液态液态与气态。本章只与气态。本章只讨论液体分散系。讨论液体分散系。液体分散系按分散相粒径：真溶液、胶体分散系和粗液体分散系按分散相粒径：真溶液、胶体分散系和粗分散系三类。分散系三类。相：化学物理性质相同的部分。相：化学物理性质相同的部分。单相系统（或均相系统）、多相系统（或非均相系单相系统（或均相系统）、多相系统（或非均相系统）。统）。真溶液、高分子溶液为均相分散系只有一个相。真溶液、高分子溶液为均相分散系只有一个相。溶胶和粗分散系的分散相和分散介质为不同的相，为溶胶和粗分散系的分散相和分散介质为不同的相，为非均相分散系。非均相分散系。分散系 分散相 分散介质食盐水 Na+,Cl
3、-水糖水 蔗糖 水牛奶 蛋白质、脂肪 水泥浆 砂石 水Fe(OH)3胶体 Fe(OH)3胶粒 水分散系的分类分散系的分类分散相颗粒大小分散系统类型 分散相组成实例100nm粗分散系(乳状液、悬浮液)粗颗粒牛奶、泥浆1.2 1.2 溶液组成标度的表示方法溶液组成标度的表示方法溶液组成标度分两大类：1.xxx浓度：一定体积或一定质量的溶液（溶剂）中所含溶质的物质的量或质量的多少 2.xxx分数：溶质与溶液（溶剂）的相对比值，无量纲1.2.1 物质的量浓度(浓度)BBncV单位：单位：molL-1 mmolL-1 molL-1例如：例如：血浆中，血浆中，K+的平均浓度为的平均浓度为5mmolL-1；
4、Na+的平均浓度为的平均浓度为144mmolL-11.2.2 1.2.2 质量浓度质量浓度BBmV单位：单位：gL-1 mgL-1 g L-1 gml-1 例如：例如：血浆中，血浆中，K+的平均浓度为的平均浓度为0.195gL-1BBBBmcMV1.2.3 1.2.3 质量摩尔浓度质量摩尔浓度BBAnbmAm是溶剂的质量是溶剂的质量单位：单位：molkg-1 1.2.4 质量分数、摩尔分数和体积分数一、质量分数(质量百分比浓度)(100%)BBBAmmm二、摩尔分数BBBAnxnn三、体积分数BBBAVVV溶质为液体时常用，例如：溶质为液体时常用，例如：医用消毒酒精的体积分数为医用消毒酒精的体
5、积分数为0.75，表示，表示100mL该溶液该溶液中有中有75mL纯乙醇（忽略了溶解对总体积的影响）纯乙醇（忽略了溶解对总体积的影响）1.3 1.3 稀溶液的依数性稀溶液的依数性溶液的物理性质分类：l颜色、密度、粘度、导电性 和溶液中溶质的本性有关l蒸气压下降值、沸点升高值、凝固点降低值、渗透压 和溶液中溶质的本性无关，只和浓度有关依数性1.3.1 1.3.1 溶液的蒸气压下降溶液的蒸气压下降Question 什么是蒸气压？在一个敞开在一个敞开的烧杯里的的烧杯里的水，在持续水，在持续的蒸发的蒸发在一个封闭的烧杯里，当在一个封闭的烧杯里，当水蒸气水蒸气蒸发的速度蒸发的速度=凝结凝结的速度的速度时
6、，形成动态平衡，时，形成动态平衡，此时，水蒸气的浓度是一此时，水蒸气的浓度是一个确定值，水蒸气产生的个确定值，水蒸气产生的压强压强p=cRT即为定值，即即为定值，即饱和蒸气压，简称蒸气压饱和蒸气压，简称蒸气压(vapor pressure)(vapor pressure)蒸气压的测定：蒸气压的测定：一定一定温度下，温度下，同一种液同一种液体的蒸气体的蒸气压是固定压是固定的。蒸气的。蒸气压随温度压随温度上升而上上升而上升。升。固体的固体的蒸气压一般蒸气压一般小于液体的小于液体的蒸气压，并蒸气压，并且也随着温且也随着温度的上升而度的上升而增大。增大。当在水中加入溶质当在水中加入溶质后，降低了单位体
7、积内后，降低了单位体积内和液面上溶剂分子的数和液面上溶剂分子的数目，因而就减少了单位目，因而就减少了单位时间内可能离开液面进时间内可能离开液面进入气相的溶剂分子数目，入气相的溶剂分子数目，导致溶剂与其蒸气在较导致溶剂与其蒸气在较低的溶剂蒸气压力下即低的溶剂蒸气压力下即可达到平衡。可达到平衡。因此，溶液的蒸气压因此，溶液的蒸气压要低于纯溶剂的蒸要低于纯溶剂的蒸气压气压18871887年，法国化学家年，法国化学家拉乌尔总结出经验拉乌尔总结出经验公式：公式：RaoultRaoult定律定律0BpppKb 测定蒸汽压下测定蒸汽压下降值的装置降值的装置 沸点(boiling point,Tb)是是液体的
8、蒸气压液体的蒸气压等于外压时的等于外压时的温度。温度。沸点随外压沸点随外压而变化，在一而变化，在一个标准大气压个标准大气压(1atm=101.32(1atm=101.325kPa)5kPa)时的沸时的沸点为正常沸点。点为正常沸点。1.3.2 1.3.2 溶液的沸点升高与凝固点降低溶液的沸点升高与凝固点降低 凝固点(freezing point,Tf)是一定外是一定外压下，物质的压下，物质的液相与固相具液相与固相具有相同蒸气压有相同蒸气压时的温度，此时的温度，此时固液可以共时固液可以共存。存。一、沸点升高一、沸点升高bbBTK bbK溶剂的质量摩尔溶剂的质量摩尔沸点升高常数沸点升高常数二、凝固点
9、降低二、凝固点降低ffBTK bfK溶剂的质量摩尔溶剂的质量摩尔凝固点降低常数凝固点降低常数三、沸点升高和凝固点降低的应用三、沸点升高和凝固点降低的应用1.1.利用沸点升高和凝固点降低计算溶质的摩尔质量（分利用沸点升高和凝固点降低计算溶质的摩尔质量（分子量）子量）例题：例题：苯的苯的T T f f=5.53=5.53,将将5.50g5.50g某试样溶解于某试样溶解于250g250g苯中，苯中，测得凝固点为测得凝固点为4.514.51,求该试样的分子量。求该试样的分子量。解：解：溶剂苯的质量摩尔凝固点降低常数：溶剂苯的质量摩尔凝固点降低常数：Kf=5.12Kkgmol-1(fffmMTK b K
10、m苯）例题：例题：测得测得4.94g K4.94g K3 3Fe(CN)Fe(CN)6 6 溶解在溶解在100g100g水中，所得溶液的水中，所得溶液的凝固点为凝固点为-1.1-1.1,已知已知K K3 3Fe(CN)Fe(CN)6 6 的分子量为的分子量为329,329,写出写出K K3 3Fe(CN)Fe(CN)6 6 在水中的解离方程。在水中的解离方程。解：解：由于强电解质在水中解离产生水合离子，由于强电解质在水中解离产生水合离子，所以各个溶质颗粒对依数性均产生影响所以各个溶质颗粒对依数性均产生影响b=0.150molkg-1b总总=0.591molkg-1Tf=Kf b总总b总总/b4
11、可能的解离方式：可能的解离方式：K3Fe(CN)6=3K+Fe(CN)63-NaCl=NaNaCl=Na+Cl+Cl-MgClMgCl2 2=Mg=Mg2+2+2Cl+2Cl-bbTKb总()()2NaClbbbb总ffTK b总ffTK b总bbTK b总3bb总2.2.使用溶液作冷却剂使用溶液作冷却剂NaClNaCl+冰冰 -22-22(实际温度为：-5-10)CaClCaCl2 2+冰冰 -55-55乙醇-冰：-20 干冰干冰-丙酮丙酮 -78-78 3.3.使用溶液作抗冻剂使用溶液作抗冻剂/解冻解冻剂剂4.4.助熔助熔1.3.3 1.3.3 溶液的渗透压力溶液的渗透压力1.3.3 1.
12、3.3 溶液的渗透压力溶液的渗透压力溶剂分子透溶剂分子透过半透膜自过半透膜自动扩散的过动扩散的过程为程为渗透渗透（osmosis)半透膜：只半透膜：只能让溶剂分能让溶剂分子通过，不子通过，不能让溶质分能让溶质分子通过的膜子通过的膜单位体积内水分单位体积内水分子的个数越多，子的个数越多，扩散的速度越快，扩散的速度越快，因此单位时间内，因此单位时间内，由外到内的水分由外到内的水分子比由内到外的子比由内到外的水分子多。水分子多。水分子水分子蔗糖分子蔗糖分子蔗糖溶液蔗糖溶液纯水纯水渗透压示意图渗透压示意图半透膜半透膜初始：水分子扩散速度初始：水分子扩散速度 V V纯水纯水 V V糖水糖水平衡：水分子扩
13、散速度平衡：水分子扩散速度 V V纯水纯水 =V=V糖水糖水当半透膜里面的压力增大当半透膜里面的压力增大到一定时候，从内向外扩到一定时候，从内向外扩散的水分子数散的水分子数=从外向内从外向内扩散的水分子数，此时就扩散的水分子数，此时就达到了达到了渗透平衡。渗透平衡。糖水溶液增高的这部糖水溶液增高的这部分水的静压力就是糖分水的静压力就是糖水溶液的水溶液的渗透压渗透压。产生渗透现象的两个条件：产生渗透现象的两个条件：1.1.有半透膜存在有半透膜存在2.2.膜两边要有浓度差膜两边要有浓度差渗透压渗透压：在一定的温度下，恰能阻止渗透发生所需：在一定的温度下，恰能阻止渗透发生所需施加的外压力，称为该溶液
14、的渗透压。用符号施加的外压力，称为该溶液的渗透压。用符号表表示。示。渗透压渗透压/,Pa kPa测定渗透压的装置测定渗透压的装置反渗透，海水淡化反渗透，海水淡化18861886年，年，vant Hoffvant Hoff提出：难挥发性非电解质提出：难挥发性非电解质稀溶液的渗透压力与温度、浓度的关系：稀溶液的渗透压力与温度、浓度的关系：V=nV=nB BRTRT=c=cB BRTRT=b=bB BRTRT解：解：mVnRTRTM测定分子量的三种方法：测定分子量的三种方法：小分子：凝固点降低法、沸点升高法（不常用）小分子：凝固点降低法、沸点升高法（不常用）高分子：渗透压法高分子：渗透压法例题：例题
15、：1L马的血红素马的血红素5.0g，298K时测得渗透压为时测得渗透压为1.80102Pa,求血红素的分子量。求血红素的分子量。1.3.4 1.3.4 渗透压力的意义渗透压力的意义一、渗透浓度（一、渗透浓度（osmolarityosmolarity)C Cosos/mmol/mmolL L-1-1 ,也有用也有用mOsmolmOsmolL L-1-1表示的表示的例题例题 计算计算50.0g50.0gL L-1-1葡萄糖溶液和生理盐水的渗葡萄糖溶液和生理盐水的渗透浓度。透浓度。对于非电解质，如葡萄糖对于非电解质，如葡萄糖,则则Cos=CB，即非电解质的渗透浓度就等于其物质的量浓度。即非电解质的渗
16、透浓度就等于其物质的量浓度。对于强电解质，则对于强电解质，则Cos=iCB,i表示强电解质完全电离出来的离子的表示强电解质完全电离出来的离子的数目，如数目，如NaCl,则则Cos=2CNaCl；MgCl2,则则Cos=3CMgCl2二、二、“三渗三渗”高渗高渗 c c osos 320mmol320mmolL L-1-1等渗等渗 c c osos=280320mmol=280320mmolL L-1-1低渗低渗 c c osos280mmol二价离子二价离子一价离子一价离子666111100:1.6:0.13:123聚沉值与反离子所带电荷的关系聚沉值与反离子所带电荷的关系1-4-5 高分子化合
17、物溶液的特性高分子化合物溶液的特性2、是单个分子分散的单相体系，是真溶液、是单个分子分散的单相体系，是真溶液，溶解过程是自动的，也是可逆的，是热力，溶解过程是自动的，也是可逆的，是热力学的稳定体系。学的稳定体系。3、无丁达尔效应。因为高分子化合物分子中、无丁达尔效应。因为高分子化合物分子中含有大量的亲水基团含有大量的亲水基团(-OH，-COOH、-NH2)，溶剂化作用强，溶质与溶剂间无界面。，溶剂化作用强，溶质与溶剂间无界面。1、高分子化合物的分子量可达几百万，长、高分子化合物的分子量可达几百万，长度可达几百纳米，但截面积只度可达几百纳米，但截面积只 相当于一个普相当于一个普通分子大小。通分子
18、大小。盐析作用盐析作用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：保护作用：保护作用：例：例：Fe(OH)3溶胶，加入白明胶（高分子溶胶，加入白明胶（高分子化合物溶液）后再加电解质不易聚沉。化合物溶液）后再加电解质不易聚沉。原因：大量的亲水基团与水有强烈的溶剂化作用原因：大量的亲水基团与水有强烈的溶剂化作用，在水中形成很厚的水化膜。，在水中形成很厚的水化膜。对高分子化合物要对高分子化合物要加入大量的电解质，才能破坏其水化膜而使之凝加入大量的电解质，才能破坏其水化膜而使之凝结出来。结出来。定义：定义：盐析是可逆的，当加入大量水以后，沉盐析是可逆的，当加入大量水以后，沉淀将溶解。淀
19、将溶解。保护作用示意图保护作用示意图敏化作用敏化作用 在溶胶中加入极少量的某种高分子化合在溶胶中加入极少量的某种高分子化合物，可使溶胶产生絮状沉淀，此现象称为敏化物，可使溶胶产生絮状沉淀，此现象称为敏化作用。作用。敏化作用示意图敏化作用示意图【1】由】由10mL0.05moldm3的的KCl溶液与溶液与100mL0.002moldm-3的的AgNO3溶液混合制得溶液混合制得的的AgCl溶胶，若分别用下列电解质使其聚沉，溶胶，若分别用下列电解质使其聚沉，则聚沉值的大小次序为则聚沉值的大小次序为（）aAlCl3ZnSO4KClbKClZnSO4AlCl3cZnSO4KClAlCl3dKClAlCl
20、3ZnSO4自测题【2】制备】制备AgI溶胶时，三支烧杯盛有溶胶时，三支烧杯盛有25mL，0.016moldm3的的AgNO3 溶液，分别加入溶液，分别加入0.005moLdm3的的NaI溶液溶液60mL，80mL和和100mL 1)三种不同加入量的烧杯中各有什么现象三种不同加入量的烧杯中各有什么现象?2)写出生成溶胶的胶团结构。写出生成溶胶的胶团结构。3)溶胶中加入直流电压，胶体粒子如何运动溶胶中加入直流电压，胶体粒子如何运动?答：答：1)由题给数据计算得出，第一只烧杯中由题给数据计算得出，第一只烧杯中AgNO3过量，第二只烧杯中过量，第二只烧杯中AgNO3与与NaI物质的量相等，第物质的量
21、相等，第三只烧杯中三只烧杯中NaI过量。因此第一只烧杯和第三只烧杯过量。因此第一只烧杯和第三只烧杯生成生成AgI溶胶，第二只烧杯生成溶胶，第二只烧杯生成AgI沉淀。沉淀。2)第一只烧杯中溶胶胶团结构为第一只烧杯中溶胶胶团结构为(AgI)m n I-(n-x)Na+x-x Na+(AgI)m n Ag+(n-x)NO3-x x NO3-3）第三只烧杯中溶胶胶团结构为）第三只烧杯中溶胶胶团结构为【3】电泳实验中观察到胶粒向阳极移动，此现象】电泳实验中观察到胶粒向阳极移动，此现象表明：表明：a胶粒带正电胶粒带正电 b胶核表面带负电胶核表面带负电 c胶团扩散层带正的净电荷胶团扩散层带正的净电荷 d 电势相对于溶液本体为正值。电势相对于溶液本体为正值。【4】Sb2S3溶液的稳定剂是溶液的稳定剂是H2S，试写出其，试写出其胶团结构，以胶团结构，以NaCl，BaCl2，CuSO4作聚沉剂作聚沉剂时，聚沉能力最大的是什么时，聚沉能力最大的是什么?解：解：H2S在溶液中离解为在溶液中离解为H和和HS，所以，所以Sb2S3溶液胶团结构为溶液胶团结构为(Sb2S3)mnHS(nx)H+xxH由于胶粒带负电，聚沉能力最大的是由于胶粒带负电，聚沉能力最大的是BaCl2。
