5.7.8.11.13.14.15.21.23 习 题： 第一章第一章 溶液和胶体分散系溶液和胶体分散系第一章第一章 溶液和胶体分散系溶液和胶体分散系第一节第一节 分散系的分类分散系的分类第二节第二节 混合物和溶液的组成标度混合物和溶液的组成标度 第三节第三节 稀溶液的通性稀溶液的通性 第四节第四节 溶胶溶胶 一、基本概念一、基本概念 1. 1.分散系分散系 一一种种或或几几种种物物质质分分散散在在另另一一种种物物质质中中所所形形成成的的系系统统称为分散系统，简称分散系。称为分散系统，简称分散系。 2.2.分散相分散相 分散系中被分散的物质称为分散相。分散系中被分散的物质称为分散相。 3. 3.分散介质分散介质 分散系中容纳分散相的物质称为分散介质分散系中容纳分散相的物质称为分散介质。 分散系的分类：分散系的分类： 小分子、小离子小分子、小离子 高分子高分子分子聚集体分子聚集体大颗粒大颗粒/ /大液滴大液滴 粗分散系粗分散系 分子分散系分子分散系/ /溶液溶液 胶体分散系胶体分散系 按分散相粒子直径的由小到大按分散相粒子直径的由小到大1-100 nm1-100 nm100 nm100 nm1 nm1 nm第一章第一章 溶液和胶体分散系溶液和胶体分散系第一节第一节 分散系的分类分散系的分类第二节第二节 混合物和溶液的组成标度混合物和溶液的组成标度 第三节第三节 稀溶液的通性稀溶液的通性 第四节第四节 溶胶溶胶 回顾一下几种浓度的表示方法？o溶质溶质的质量分数的质量分数o溶质溶质的质量浓度的质量浓度o溶质溶质的浓度或的浓度或 溶质溶质的物质的量浓度的物质的量浓度o溶质的摩尔分数溶质的摩尔分数o溶质的质量摩尔浓度溶质的质量摩尔浓度WB=mB/m B=mB/V CB=nB/V B=nB/n bB=nB/m 第一章第一章 溶液和胶体分散系溶液和胶体分散系第一节第一节 分散系的分类分散系的分类第二节第二节 混合物和溶液的组成标度混合物和溶液的组成标度 第三节第三节 稀溶液的通性稀溶液的通性/ /依数性依数性 第四节第四节 溶胶溶胶 难挥发、非电解质、稀溶液难挥发、非电解质、稀溶液 bB0.2 molkg-1的溶液的溶液 只与溶质的数目有关而与溶质本性无关的性只与溶质的数目有关而与溶质本性无关的性质称为溶液的依数性。又称稀溶液的通性。质称为溶液的依数性。又称稀溶液的通性。 1. 溶液的蒸气压下降；溶液的蒸气压下降； 2. 溶液的沸点升高；溶液的沸点升高；3. 溶液的凝固点降低；溶液的凝固点降低； 4. 溶液的渗透压力。溶液的渗透压力。稀溶液稀溶液: :依数性：依数性：(colligative)稀溶液的通性包括稀溶液的通性包括：0 20 40 60 80 100 120 T /oCP/kPa101.3(kPa) 水水100 oC乙醇乙醇78.5 oC乙醚乙醚34.6 oCp0p1pT0T1T纯溶剂纯溶剂 稀溶液稀溶液 纯溶剂纯溶剂（固态）（固态）P0水水0.6106kPa二、稀溶液的蒸气压下降二、稀溶液的蒸气压下降 (vapor pressure lowering)三、稀溶液的沸点升高三、稀溶液的沸点升高 (Boiling point elevation) 四、稀溶液的凝固点降低四、稀溶液的凝固点降低 (freezing point depression) Raoult定律定律沸点升高数学表达式沸点升高数学表达式 Tb=kbbBbB：溶质：溶质B的质量摩尔浓度的质量摩尔浓度kb：溶剂的沸点升高系数，：溶剂的沸点升高系数，SI单位：单位： Kkgmol-1 kb只与溶剂的性质有关只与溶剂的性质有关 3. 应用应用: 测定出溶液的沸点升高，可计算出测定出溶液的沸点升高，可计算出B的摩尔质量。的摩尔质量。 凝固点降低数学表达式：凝固点降低数学表达式：bB：溶质：溶质B的质量摩尔浓度的质量摩尔浓度kf：溶剂的凝固点降低系数：溶剂的凝固点降低系数 SI单位：单位：Kkgmol-1kf只与溶剂的性质有关只与溶剂的性质有关 测量出难挥发非电解质稀溶液的凝固点测量出难挥发非电解质稀溶液的凝固点降低，可计算出降低，可计算出 B 的摩尔质量。的摩尔质量。 应用：应用： 表表1-4 和和 1-5 常见溶剂的沸点常见溶剂的沸点（Tb）及沸点升高系数（及沸点升高系数（Kb） 及凝固点及凝固点（Tf）及凝固点降低系数（及凝固点降低系数（Kf） 溶剂溶剂 Tb / Kb /（Kkgmol-1） Tf / Kf /（Kkgmol-1） 水水 100 0.512 0.0 1.86 五、稀溶液的渗透压五、稀溶液的渗透压(osmotic pressure) 渗透现象渗透现象人在淡水中游泳，会觉得眼球胀痛。人在淡水中游泳，会觉得眼球胀痛。因失水而发蔫的花草，浇水后又可以重新复原。因失水而发蔫的花草，浇水后又可以重新复原。施过化肥的农作物，需要立即浇水，否则化肥施过化肥的农作物，需要立即浇水，否则化肥会会“烧死烧死”植物。植物。渗透现象是如何发生的呢？渗透（渗透（osmosis）o半透膜的存在半透膜的存在 半透膜（半透膜（Semipermeable membrane） 选择性透过膜，可截留不同的分子量大小的物质选择性透过膜，可截留不同的分子量大小的物质 溶剂（水）溶剂（水）-溶质（蔗糖）溶质（蔗糖）o膜两侧单位体积内溶剂分子数不相等膜两侧单位体积内溶剂分子数不相等产生渗透现象的产生渗透现象的两个必要条件两个必要条件渗渗 透透 的的 方方 向：向：纯溶剂纯溶剂 溶液溶液稀溶液稀溶液 浓溶液浓溶液纯溶剂纯溶剂溶液溶液 渗透渗透 溶剂的净转移溶剂的净转移（Pa或或kPa） 渗透压力渗透压力 osmotic pressure恰好能阻止渗透进行恰好能阻止渗透进行 而施加于溶液液面上的额外压力而施加于溶液液面上的额外压力稀溶液稀溶液浓溶液浓溶液（Pa或或kPa）渗透压力之差渗透压力之差（二二）渗透压力与浓度、温度的关系）渗透压力与浓度、温度的关系（1 1）在热力学温度一定时，）在热力学温度一定时， 稀溶液的渗透压力稀溶液的渗透压力与溶液的浓度成正比与溶液的浓度成正比； （2 2）在浓度一定时，）在浓度一定时， 稀溶液的渗透压力稀溶液的渗透压力与热力学温度成正比与热力学温度成正比。 1886 年，荷兰理论化学家年，荷兰理论化学家vant Hoff 归纳出归纳出渗透压力与浓度、温度之间的关系。渗透压力与浓度、温度之间的关系。R：摩尔气体常数，数值上等于：摩尔气体常数，数值上等于8.314J K-1 mol-1T：热力学温度（：热力学温度（K）cB：B的浓度的浓度molm-3 （molL-1）：渗透压力：渗透压力 Pa （kPa） 应用：应用：通过测定溶液的渗透压力，可以计算溶质的摩尔质量。通过测定溶液的渗透压力，可以计算溶质的摩尔质量。 例题 强电解质？o蒸气压，沸点，凝固点，渗透压o浓度-表观浓度/渗透浓度溶质溶质B 的渗透浓度的渗透浓度( (osmolarity) )定义：定义： n ： B 的分子与解离出的离子的物质的量总和的分子与解离出的离子的物质的量总和V ： 混合物的体积混合物的体积c cB,osB,os ：渗透浓度，常用单位是：渗透浓度，常用单位是 molL-1 ，mmolL-1（1 1）强电解质溶液）强电解质溶液渗透浓度等于溶液中溶质离子的总浓度。渗透浓度等于溶液中溶质离子的总浓度。例：例：NaClNaClc cB,osB,os = =c c(Na(Na+ +)+(Cl)+(Cl- -) )（2 2）弱电解质溶液）弱电解质溶液渗透浓度等于溶液中未解离的弱电解质的渗透浓度等于溶液中未解离的弱电解质的浓度与弱电解质解离出的离子浓度之和。浓度与弱电解质解离出的离子浓度之和。（3 3）非电解质溶液）非电解质溶液渗透浓度等于其物质的量浓度。渗透浓度等于其物质的量浓度。 对于电解质的稀溶液：对于电解质的稀溶液： 对于非电解质的稀溶液：对于非电解质的稀溶液：Tb=kbbB（四）渗透压力在医学上的意义（四）渗透压力在医学上的意义1 1等渗、低渗和高渗溶液等渗、低渗和高渗溶液正常人血浆的渗透浓度为正常人血浆的渗透浓度为 280320 mmolL-1。hypotonicsolution低渗溶液低渗溶液isotonic solution等渗溶液等渗溶液280320hypertonic solution高渗溶液高渗溶液hypotonicsolution低渗溶液低渗溶液isotonic solution等渗溶液等渗溶液hypertonic solution高渗溶液高渗溶液 晶体物质晶体物质 晶体渗透压晶体渗透压 7.5 g L-1 占总渗透压的占总渗透压的99.5% 细胞膜细胞膜 胶体物质胶体物质 胶体渗透压胶体渗透压 70 g L-1 占总渗透压的占总渗透压的0.5% 血管血管人体中的渗透压人体中的渗透压BB第一章第一章 溶液和胶体分散系溶液和胶体分散系第一节第一节 分散系的分类分散系的分类第二节第二节 混合物和溶液的组成标度混合物和溶液的组成标度 第三节第三节 稀溶液的通性稀溶液的通性 第四节第四节 溶胶溶胶 分散相分散相粒子直径粒子直径分散系类型分散系类型分分散散相相粒粒子子的的组组成成实实 例例小于小于1nm 1nm 分子分散系分子分散系 小分子或小离子小分子或小离子 生生理理盐盐水水、葡葡萄萄糖溶液糖溶液 1-100nm 1-100nm 胶胶体体分分散散系系溶溶 胶胶胶胶粒粒（分分子子、离离子子或或原原子子的的聚聚集集体）体） 氢氢氧氧化化铁铁溶溶胶胶、硫化砷溶胶硫化砷溶胶 高分子高分子溶液溶液高分子高分子 蛋蛋白白质质溶溶液液、核核酸溶液酸溶液 大于大于100nm100nm粗分散系粗分散系粗粒子粗粒子泥浆、牛奶泥浆、牛奶分散系的分类：分散系的分类： 第四节第四节溶胶溶胶 (sol )一、溶胶的性质一、溶胶的性质二、溶胶的稳定性与聚沉二、溶胶的稳定性与聚沉( (一一) ) 溶胶的光学性质溶胶的光学性质 丁达尔效应丁达尔效应/ /现象现象Tyndall effect 丁达尔现象的用途：丁达尔现象的用途：区别溶胶、溶液、粗分散系区别溶胶、溶液、粗分散系入射光散射程度差异入射光散射程度差异dd （二）溶胶的动力学性质（二）溶胶的动力学性质重力重力碰撞受力碰撞受力静电作用力静电作用力1.1.布朗运动布朗运动2.2.扩散扩散3.3.沉降沉降 1. 1.布朗运动布朗运动 / / Brown motion概念：概念：溶胶的分散相溶胶的分散相粒子在分散介粒子在分散介质中不停地做质中不停地做不规则的折线不规则的折线运动。运动。影响因素：影响因素：有关：有关：温度温度越高，越高，胶粒质量胶粒质量越小，越小，布朗布朗运动越剧烈运动越剧烈无关：分散相粒子的化学性质无关：分散相粒子的化学性质2. 扩散扩散/ /diffusion物质从高浓度区域向低浓度区域转移，物质从高浓度区域向低浓度区域转移， 直到均匀分布的现象。直到均匀分布的现象。在生物体内，扩散是物质输送或物质通过在生物体内，扩散是物质输送或物质通过 细胞膜的推动力之一。细胞膜的推动力之一。有关：有关：扩散速率与扩散速率与物质的浓度梯度物质的浓度梯度成正比。成正比。沉降平衡示意图沉降平衡示意图 3. 沉降沉降 / sedimentation重力、离心力使胶粒下沉重力、离心力使胶粒下沉碰撞力、静电力抗衡下沉碰撞力、静电力抗衡下沉达到动态平衡达到动态平衡-沉降平衡沉降平衡容器底部胶粒浓度较大容器底部胶粒浓度较大-电泳技术的用途：电泳技术的用途：溶胶稳定性溶胶稳定性（表面（表面 电位）电位）分离和鉴定分离和鉴定氨基酸（等电聚焦电泳）氨基酸（等电聚焦电泳）多肽，蛋白质和核酸多肽，蛋白质和核酸( (凝胶电泳凝胶电泳) )。 （三）溶胶的电学性质（三）溶胶的电学性质- 电泳（电泳（electrophoresis） 在电场作用下，带电质在电场作用下，带电质点在分散介质中的定向点在分散介质中的定向移动称为电泳。移动称为电泳。 电泳示意图电泳示意图+负极负极正极正极-胶粒带电的原因：胶粒带电的原因：1. 1. 胶核的选择吸附：胶核的选择吸附：胶核的比表面很大，很容易吸附溶液中的离子。吸附了阳离子，胶粒带正电荷，称正溶胶；吸附了阴离子，胶粒带负电荷，称负溶胶；法杨斯法杨斯规则（规则（Fajans）：）： 优先吸附与胶核具有相同组成的离子。优先吸附与胶核具有相同组成的离子。2. 2. 胶粒表面分子的解离：胶粒表面分子的解离： 用用 AgNO3 和和 KI 制备制备 AgI 溶胶有两种情况：溶胶有两种情况：（1）KI 过量：过量：AgNO3 + KI AgI + KNO3 (过量过量) KI K+ + I- AgI 胶核选择吸附溶液中胶核选择吸附溶液中 I- 而带负电而带负电 （2）AgNO3 过量：过量：画胶粒和写结构画胶粒和写结构AgI AgI 负溶胶的胶团结构示意图负溶胶的胶团结构示意图胶团的结构：胶团的结构： 扩散层扩散层I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+(AgI)m胶核胶核吸附层吸附层胶粒胶粒胶团胶团胶团的结构：胶团的结构： (AgI)m n I- ( nx ) K+ x- x K+胶核胶核吸附层吸附层胶粒胶粒扩散层扩散层胶团胶团（2）AgNO3 过量：过量： AgNO3 + KI AgI + KNO3 (过量过量) AgNO3 Ag+ + NO3- AgI 胶核选择吸附溶液中胶核选择吸附溶液中 Ag+ 而带正电而带正电 AgAg+ +AgAg+ +AgAg+ +AgAg+ +AgAg+ +AgAg+ + AgAg+ +AgAg+ +AgAg+ +AgAg+ +NONO3 3- -NONO3 3- -NONO3 3- -NONO3 3- -NONO3 3- -NONO3 3- -NONO3 3- -NONO3 3- -NONO3 3- -NONO3 3- -NONO3 3- -NONO3 3- -NONO3 3- -(AgI)m(AgI)mAgI AgI 正溶胶的胶团结构示意图正溶胶的胶团结构示意图胶团的结构：胶团的结构： 胶团的结构：胶团的结构：胶核胶核吸附层吸附层胶粒胶粒扩散层扩散层胶团胶团 (AgI)m n Ag+ ( nx ) NO3- x+ x NO3-2. 2. 胶粒表面分子的解离：胶粒表面分子的解离： 硅酸溶胶硅酸溶胶SiO32-离子留在胶核表面上，离子留在胶核表面上，H+扩散到分散介质中，扩散到分散介质中，使胶粒带负电荷，生成负溶胶。使胶粒带负电荷，生成负溶胶。H2SiO3 SiO32- + 2H+胶粒带电的原因：胶粒带电的原因：二、溶胶的稳定性与聚沉二、溶胶的稳定性与聚沉（一）溶胶的稳定性（一）溶胶的稳定性 （1 1）布朗运动：）布朗运动： （2 2）胶粒带电：）胶粒带电： （3 3）溶剂化作用溶剂化作用： 水化膜水化膜( (二）溶胶的二）溶胶的聚沉聚沉1 1电解质对溶胶的聚沉作用电解质对溶胶的聚沉作用 减弱或消除胶粒的电荷，可使胶粒碰撞聚集减弱或消除胶粒的电荷，可使胶粒碰撞聚集成较大的颗粒沉淀下来。成较大的颗粒沉淀下来。聚沉值：聚沉值： 使一定量溶胶在一定时间内完全聚沉所需电使一定量溶胶在一定时间内完全聚沉所需电解质溶液的最低浓度。解质溶液的最低浓度。常用单位：常用单位：mmolmmolL L-1-1 2 2溶胶的相互聚沉作用溶胶的相互聚沉作用 (AgI)m n I- ( nx ) K+ x- x K+胶核胶核吸附层吸附层胶粒胶粒扩散层扩散层！电解质对溶胶的聚沉作用，主要是由！电解质对溶胶的聚沉作用，主要是由反离子反离子引起的！引起的！胶核胶核吸附层吸附层胶粒胶粒扩散层扩散层 (AgI)m n Ag+ ( nx ) NO3- x+ x NO3-电解质对溶胶的聚沉作用，主要是由电解质对溶胶的聚沉作用，主要是由反离子反离子引起的。引起的。（1 1）反离子反离子所带电荷越多，其聚沉能力越大所带电荷越多，其聚沉能力越大，聚沉值就越小。，聚沉值就越小。（2 2）带相同电荷的离子的聚沉能力虽然接近，但也略有不同。）带相同电荷的离子的聚沉能力虽然接近，但也略有不同。 对负溶胶来说，其聚沉能力的相对大小为：对负溶胶来说，其聚沉能力的相对大小为： CsCs+ +RbRb+ +K K+ +NaNa+ +LiLi+ + 对正溶胶来说，其聚沉能力的相对大小为：对正溶胶来说，其聚沉能力的相对大小为： ClCl- -BrBr- -NONO3 3I I- - （3 3）有机化合物的离子（如脂肪酸盐和聚酰胺类化合物的）有机化合物的离子（如脂肪酸盐和聚酰胺类化合物的 离子）都有较强的聚沉能力，能有效地破坏溶胶使之离子）都有较强的聚沉能力，能有效地破坏溶胶使之 聚沉。聚沉。 电解质对溶胶的聚沉规律：电解质对溶胶的聚沉规律：2 2溶胶的相互聚沉作用溶胶的相互聚沉作用 将将胶胶粒粒带带相相反反电电荷荷的的两两种种溶溶胶胶混混合合，也也会会产产生聚沉现象。生聚沉现象。 条件：条件： 两两种种溶溶胶胶的的胶胶粒粒所所带带电电荷荷完完全全中中和和时时，才才会会完全聚沉；否则，可能聚沉不完全，甚至不聚沉。完全聚沉；否则，可能聚沉不完全，甚至不聚沉。溶胶相互聚沉的实际意义：溶胶相互聚沉的实际意义：例如：自来水及污水净化例如：自来水及污水净化 加入明矾加入明矾KAl(SOKAl(SO4 4) )2 212H12H2 2O O水解后生成水解后生成Al(OH)Al(OH)3 3正溶胶正溶胶相互作用形成絮状物后聚沉相互作用形成絮状物后聚沉水中带负电荷的悬浮粒子水中带负电荷的悬浮粒子练习：将等体积的练习：将等体积的 0.01molL-1的的 KI 和和0.008mol L-1的的 AgNO3 混合制备混合制备 AgI 溶胶。下列电解质中，对溶胶。下列电解质中，对溶胶聚沉能力最大的是（溶胶聚沉能力最大的是（ ）C(A) K2SO4 (B) CaCl(C) AlCl3 (D) Na3PO4需掌握外语词汇：需掌握外语词汇：质量分数质量分数 mass fraction 质量浓度质量浓度 mass concentration物质的量浓度或浓度物质的量浓度或浓度 molarity 或或 amount of substance concentration 摩尔分数摩尔分数 mole fraction 质量摩尔浓度质量摩尔浓度 molality依数性依数性 colligative properties蒸气压蒸气压 vapor pressure蒸气压下降蒸气压下降 vapor pressure lowering沸点升高沸点升高 boiling point elevation凝固点降低凝固点降低 freezing point depression渗透压力渗透压力 osmotic pressure渗透渗透 osmosis等渗溶液等渗溶液 isotonic solution低渗溶液低渗溶液 hypotonic solution高渗溶液高渗溶液 hypertonic solution溶胶溶胶 sol