第1章-物质的聚集状态.
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第一章 物质的聚集状态
克劳修斯-克拉贝龙 ( Clausius-Clapegrom) 方程。式中：
vap H m
为液体的摩尔蒸发热（摩尔汽化焓）
只要知道p1、p2、T1、T2和 vap H m 五个量 中任意4个，就能求出另外一个物理量。
1.2.3 液体的沸点 液体在蒸发过程中，随着外加温度的升高， 蒸气压也在逐渐增大，当外加温度增加到液体 的饱和蒸气压等于外界（环境）压力时，在整 个液体中的分子都能发生气化作用，液体开始 沸腾，此时的温度就是该液体在该压力下的沸 点（boiling point）。 液体的沸点随外压而变化，压力越大， 沸点也越高。当外压为标准情况的压力（即 101.325kPa）时的沸点，为正常沸点。一般我 们所说的沸点都是正常沸点。
理想气体分子之间没有相互吸引和排斥， 分子本身的体积相对于气体所占有体积完全可 以忽略。
pV = nRT
R---- 摩尔气体常量
在STP下，p =101.325kPa, T=273.15K
n=1.0 mol时, Vm=22.414L=22.414×10-3m3
pV R nT 3 3 101325Pa 22.414 10 m 1.0mol 273.15K 8.314 J mol 1 K 1
定量的气体，当压力一定时，气体的体积 V与热力学温度T成正比。 数学式可表示为 或 或 V = V0T/T0 V∞T V1/V2 = T1/T2
查理-盖· 吕萨克定律也可以用图形来表示， 称为等压线—— 直线。如图1.2 所示。
3. 阿伏加德罗定律 在相同的温度和压力下，相同体积的不同 气体均含有相同数目的分子。 1.1.2 理想气体的状态方程 人们将符合理想气体状态方程式的气体， 称为理想气体。
R=8.314 kPaLK-1mol-1=8.314Pa· 3 · -1mol-1 m K
vap H m
为液体的摩尔蒸发热（摩尔汽化焓）
只要知道p1、p2、T1、T2和 vap H m 五个量 中任意4个，就能求出另外一个物理量。
1.2.3 液体的沸点 液体在蒸发过程中，随着外加温度的升高， 蒸气压也在逐渐增大，当外加温度增加到液体 的饱和蒸气压等于外界（环境）压力时，在整 个液体中的分子都能发生气化作用，液体开始 沸腾，此时的温度就是该液体在该压力下的沸 点（boiling point）。 液体的沸点随外压而变化，压力越大， 沸点也越高。当外压为标准情况的压力（即 101.325kPa）时的沸点，为正常沸点。一般我 们所说的沸点都是正常沸点。
理想气体分子之间没有相互吸引和排斥， 分子本身的体积相对于气体所占有体积完全可 以忽略。
pV = nRT
R---- 摩尔气体常量
在STP下，p =101.325kPa, T=273.15K
n=1.0 mol时, Vm=22.414L=22.414×10-3m3
pV R nT 3 3 101325Pa 22.414 10 m 1.0mol 273.15K 8.314 J mol 1 K 1
定量的气体，当压力一定时，气体的体积 V与热力学温度T成正比。 数学式可表示为 或 或 V = V0T/T0 V∞T V1/V2 = T1/T2
查理-盖· 吕萨克定律也可以用图形来表示， 称为等压线—— 直线。如图1.2 所示。
3. 阿伏加德罗定律 在相同的温度和压力下，相同体积的不同 气体均含有相同数目的分子。 1.1.2 理想气体的状态方程 人们将符合理想气体状态方程式的气体， 称为理想气体。
R=8.314 kPaLK-1mol-1=8.314Pa· 3 · -1mol-1 m K
物质的聚集状态
（1）等温变化 波义耳定律：一定温度下，一定量气体的体积与压 强成反比。 PV = 常数 P1V1 = P2V’ (1) （2）等压变化 查理－盖•吕萨克定律：一定压强下，一定量气体的体 积与绝对温度成正比（热力学温标）。 V/T = 常数 V’/T1 = V2/T2 （2） V’ = V2T1/T2 （3） （3）带入（1）：P1V1/T1 = P2V2/T2
又因为：
n i RT / V总 Pi ni xi （物质的量分数） P总 n总 RT / V总 n总
Pi P总 xi
（Dalton分压定律的另一种表达方式）
注意： Dalton分压定律只适用于理想气体
分压的求法： （1） （2） P总 = PA + PB + PC + …… + Pi + ……
实验测得310oC，101.3kPa时，单质气态磷的密
度为2.64g/dm3，求：该气体的分子量及气态磷的分子
式Px？已知：P的原子量为30.96 g/mol。
m PV nRT RT M
m PM ρ V RT
ρRT 2.64 8.314 273 .15 310 M 126 .4 g/mol P 101 .3
PV = nRT
在实际运用理想气体状态方程时，要注意两点： （1）在不同的条件下，它有不同的表现形式
a) n一定时， P1V1 P2 V2
T1 T2
b) n和T一定时，P1V1 = P2V2 （波义耳定律）
V1 V2 c) n和P一定时， T1 T2
n1 V1 d) T和P一定时， n V 2 2
126 .4 x 4.08 4 30.96
(P4, 白磷，正四面体结构；P4O6=P2O3；P4O10=P2O5)
第一章物质的聚集状态
1.3 溶液
一种物质以分子或离子的状态均匀地分布在另 一种物质中形成均匀的分散系统，称为溶液。
溶液的特点：
溶质、溶剂的相对性
不同物质在形成溶液时，往往有热量、 体积的变化和颜色的变化
1.3.1 溶液浓度表示法
物质B的摩尔分数 x B
nB nB xB n nB
∑nB是溶液中各组分的物质的量总和，且
cB RT {0.1 8.314 298}kPa 248kPa
这相对于25m高水柱所产生的静压力。而一般植物 细胞液的渗透压大约可达2000kPa。
利用渗透压测量高分子化合物的分子量有其独特 的优点。
1.4 胶体
一种或几种物质分散在另一种物质中所形 成的系统称为分散系统，简称分散系。 分散系中被分散的物 质称为分散相。 分散相所处的介质 称为分散介质。
前提：溶质是不挥发的，气相仅为溶剂的， 不生成固溶体
蒸汽压下降 由拉乌尔定律可知，当向溶剂中加入非挥发 性溶质时，溶液中溶剂的蒸汽压低于纯溶剂的 蒸汽压。即：
p* p A p A nB nB WB M A A * xB * pA pA nA nB nA WA M B p A WB M A * p A WA M B WB M A p* A MB WA p A
1.3.2 拉乌尔定律与亨利定律
设由组分A，B，C……组成 液态混合物或溶液，T一定时， 达到气、液两相平衡。
pA,pB,pC
平衡时，液态混合物或溶 T一定 y , y , y (平衡) 液中各组分的摩尔分数分别 为xA，xB，xC……气相混合 x ,x ,x 物中各组分的摩尔分数分别 为yA，yB，yC……。一般xA≠ yA, xB≠ yB, xC≠ yC ……。 稀溶液的气、液平衡
第一章 物质的聚集状态
时，二者数值近似相等。
27
1.4 稀溶液的通性
稀溶液：溶剂与溶质分子之间、溶质分子之间没 有相互作用的溶液，为一种理想化的溶液模型。 稀溶液的通性：
在难挥发的非电解质稀溶液中，溶液的某些性质仅与 溶剂中溶质的独立质点数相关，而与溶质本身的性质无关， 如溶液的蒸气压、沸点、凝固点和渗透压等，这类性质称 为稀溶液的通性或依数性。包括：蒸气压下降、沸点升高、 凝固点降低和渗透压现象。
M x[M (C) M (H)] x (12.0g mol1 1.01g mol1 )
解得：x = 6，该化合物的分子式为C6H6。
10
1.2.2 分压定律
道尔顿理想气体分压定律 理想气体混合物中的各组分气体均 充满整个容器，混合气体中任一组 分的分压与该组分气体在相同温度 约翰· 道尔顿（1766下独占整个容器所产生的压力相同， 1844 ） 英国化学家、物理学家、 而总压力p等于混合体系中各组分 近代化学之父。 气体的分压之和。
28
1.4.1 溶液蒸汽压的下降
液体的蒸发
一定温度下，敞口容 器中液体将不断蒸发 至没有液体留下。 一定温度下，密 闭容器中的液体 随着蒸发进行， 最终将达到液体 蒸发与气体凝结 的动态平衡状态， 蒸气压力不再变 化。
a 敞口容器
b 密闭容器中
液体的饱和蒸汽压 在一定温度下，液体与其蒸气平衡时 的蒸气压力为该温度下的液体的饱和蒸气压，简称蒸气压。
26
物质的量浓度与质量摩尔浓度：
nB nB nB cB V m/ m
i）两组分溶液，溶质B含量较少时：
nB nB nB cB bB m mA mB mA
(1-9)
ii) 稀薄水溶液中： 当cB的单位为mol L-1，bB的单位为mol kg-1
大学化学物质的聚集状态
04 固态物质
晶体结构
1 2 3
晶体结构定义
晶体是由原子、分子或离子按照一定的规律在三 维空间内周期性重复排列形成的固体物质。
晶体分类
根据晶体内部原子、分子或离子的排列方式，晶 体可以分为离子晶体、原子晶体、分子晶体和金 属晶体等。
晶体性质
晶体具有规则的几何外形、固定的熔点和各向异 性的特点。
非晶体结构
高分子溶液的特性与应用
特性
高分子溶液的特性主要包括溶液粘度较高、稳定性较好、不易结晶等。这些特性使得高分子化合物在 许多领域都有广泛的应用，如塑料、橡胶、涂料、粘合剂等。
应用
高分子溶液在工业生产和科学研究中具有广泛的应用，如制备高分子材料、改善材料性能、制备高分 子复合材料等。此外，高分子化合物在生物医学领域也有广泛应用，如制备药物载体、组织工程支架 等。
胶体的性质
胶体具有丁达尔效应、布朗运动、电泳和电渗等性质。这些性质与胶体粒子的大 小和带电性质密切相关，是胶体区别于其他分散体系的重要特征。
大分子溶液的定义与性质
大分子溶液的定义
大分子溶液是由高分子化合物溶解于溶剂中形成的均一、透 明、稳定的溶液。
大分子溶液的性质
大分子溶液具有粘度较大、扩散系数较小、不易渗透等性质 ，这是因为高分子化合物在溶液中能够形成较大的分子链， 对溶剂分子产生较大的阻力。
大学化学物质的聚集状态
contents
目录
• 物质的聚集状态简介 • 气态物质 • 液态物质 • 固态物质 • 溶液的聚集状态 • 胶体与大分子溶液
01 物质的聚集状态简介
聚集状态的定义
聚集状态是指物质在一定条件下所呈 现的空间形态，包括单个分子、分子 间相互作用形成的聚集集体以及更大 尺度的物质结构。
物质的聚集状态
物质的聚集状态
物质的聚集状态主要有气态、液态、固态和等离子态等。
气态是物质的一种聚集状态，特点是分子间的距离较大，分子间的相互作用力很微弱，分子可以自由运动。
液态是物质的一种聚集状态，特点是分子间的距离较小，分子间的作用力较大，分子可以有限制地运动。
固态是物质的一种聚集状态，特点是分子间的距离很小，分子间的作用力很大，分子只能在平衡位置附近振动。
此外，还有等离子态、超固态和玻色-爱因斯坦凝聚态等其他聚集状态。
当气体中分子运动更加剧烈，成为离子、电子的混合体时，称为等离子态；当压强超过百万大气压时，固体的原子结构被破坏，原子的电子壳层被挤压到原子核的范围，这种状态称为超固态；有些原子气体被冷却到纳开（10－9K）温度时，被称为气体原子（玻色子）都进入能量最低的基态，称为玻色–爱因斯坦凝聚态。
第一章 物质的聚集状态
R 单位：8.314Pam3 mol-1K-1； 8.314 Jmol-1K-1
3. 理想气体状态方程式的应用
计算p，V，T，n四个物理量之一
pV = nRT
气体摩尔质量的计算
m pV RT M
M mRT pV
气体密度的计算
M ρ RT p
RT ρ pM
难点：单位处理
例1-1 ：一学生在实验室中，在73.3kPa和25℃下收集
（2） b(蔗糖) = 0.05/0.1 = 0.5 (mol/kg)
（3） n水 ＝ 100/18.02 = 5.55 (mol)
X(蔗糖) = 0.05/(0.05+5.55) = 0.0089
3.几种浓度之间的转换关系 （1）.物质的量浓度与质量分数
溶液密度ρ；B的质量分数wB
nB mB mB w B cB V M BV M Bm / M B
65.2 (2) 2.03 32.07
硫蒸气的化学式为S2
1.2.2 道尔顿分压定律
体积不变：5L 298K先通入2molH2 再通入2molN2 混合后H2的体积？混合后N2的体积？容器内压力有何变化？ 分压力：在相同温度下，混合气体中某组分气体单独 占有混合气体的容积时所产生的压力。
1.道尔顿分压定律
2、分散系的分类 按聚集状态分
气－气（空气）
气－液（汽水）
气－固（浮石）
液－气（云、雾）
液－液（牛奶）
液－固（肉冻）
固－气（烟、）
固－液（溶液） 固－固（合金）
按粒子大小分
分 散 相 粒 分散系类型 分散相粒子的 子直径 组成 小于1nm 实 例
分子分散系 小分子或小离 生 理 盐 水 、 葡 子 萄糖溶液
第一章 物质的聚集状态
1-2 气体
理想气体状态方程式
pV ＝ nRT R----摩尔气体常数
R=8.314(Pam3mol-1K-1)=8.314(kPaLmol-1K-1)
=8. 314(Jmol -1K–1)
m pV RT M
pM RT
1-2 气体
二、道尔顿分压定律
组分气体： 理想气体混合物中每一种气体。 分压： 组分气体i 在相同温度下占有与混合气体 相同体积时所产生的压力，叫做组分气体i 的 分压。 ni RT pi V
同的，前者是0.10mol， 后者为0.020mol。
Question 1
1mol N a3PO4与3mol (1/3 Na3PO4 ) 的基本单元和基本单元数是否相同？质 量是否也相同？摩尔质量比是多少？
（同学们思考回答） 基本单元 前者 后者 Na3PO4 1/3 Na3PO4 基本单元 数 1 mol 质量 摩尔质量
1-4 非电解质稀溶液的依数性
Problem ：在纯溶剂中加入难挥发的物质 （比如在水中加入定量的蔗糖）以后，溶 液的蒸气压又会如何变化呢？ 在纯溶剂中加入难挥发的物质以后， 达平衡时，p溶液总是小于同 T 下的p纯溶剂 ， 即溶液的蒸气压下降。 蒸气压下降值△p=p纯－p液。
1-4 非电解质稀溶液的依数性
1-1 分散系
1-2 气体 1-3 溶液的浓度 1-4 非电解质稀溶液的依数性 1-5 胶体溶液
1-6 高分子溶液和乳浊液
1-7 电解质溶液
1-1 分散系
一、分散系的概念： 二、分散系的分类：
1-1 分散系
一、分散系的概念：
一种或几种物质分散成微小的粒子分 布在另一种物质中所构成的系统称为分散系 (disperse system)。 被分散的物质称分散质 (disperate)，亦 称分散相(disperated phase)； 起分散作用的物质称为分散剂 ( dispersant)， 亦 称 分 散 介 质 ( dispersing medium)。
(完整版)大学无机化学知识点
第一章物质的聚集状态§１～１基本概念一、物质的聚集状态１．定义：指物质在一定条件下存在的物理状态。
２．分类：气态（ｇ）、液态（ｌ）、固态（ｓ）、等离子态。
等离子态：气体在高温或电磁场的作用下，其组成的原子就会电离成带电的离子和自由电子，因其所带电荷符号相反，而电荷数相等，故称为等离子态，（也称物质第四态）特点：①气态：无一定形状、无一定体积，具有无限膨胀性、无限渗混性和压缩性。
②液态：无一定形状，但有一定体积，具有流动性、扩散性，可压缩性不大。
③固态：有一定形状和体积，基本无扩散性，可压缩性很小。
二、体系与环境１．定义：①体系：我们所研究的对象（物质和空间）叫体系。
②环境：体系以外的其他物质和空间叫环境。
2．分类：从体系与环境的关系来看，体系可分为①敞开体系：体系与环境之间，既有物质交换，又有能量交换时称敞开体系。
②封闭体系：体系与环境之间，没有物质交换，只有能量交换时称封闭体系。
③孤立体系：体系与环境之间，既无物质交换，又无能量交换时称孤立体系。
三、相体系中物理性质和化学性质相同，并且完全均匀的部分叫相。
１．单相：由一个相组成的体系叫单相。
多相：由两个或两个以上相组成的体系叫多相。
单相不一定是一种物质，多相不一定是多种物质。
在一定条件下，相之间可相互转变。
单相反应：在单相体系中发生的化学反应叫单相反应。
多相反应：在多相体系中发生的化学反应叫多相反应。
２．多相体系的特征：相与相之间有界面，越过界面性质就会突变。
需明确的是：①气体：只有一相，不管有多少种气体都能混成均匀一体。
②液体：有一相，也有两相，甚至三相。
只要互不相溶，就会独立成相。
③固相：纯物质和合金类的金属固熔体作为一相，其他类的相数等于物质种数。
§１～2 气体定律一、理想气体状态方程PV=nRT国际单位制：R=1.0133*105Pa*22.4*10-3 m 3/1mol*273.15K=8.314(Pa.m3.K-1.mol-1)1. (理想)气体状态方程式的使用条件温度不太低、压力不太大。
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无机化学1.1物质的聚集状态
pB
nB RT V
pB p
nB n
xB
p
nRT V
pB
nB n
p
xB p
xi
ni n
pi xi p
x B B的摩尔分数
混合气体中某组分气体的压力，等于总压乘以该 组分的摩尔分数。
1.3 溶液浓度的表示方法
1.3.1 物质的量浓度
溶液中溶质B的物质的量（nB）除以溶液的体积
（V），称为物质B的物质的量浓度（amount-of-substance
溶液（低分子或离子分散系）、胶体、浊液（粗分散系）
溶液:溶质粒子直径通常——小——于—1—n—m——（—1nm=10-9米）
浊液:溶质粒子直径通常—大——于——10—0—n—m——
胶体:溶质粒子直径
介于1—100nm之间
————————————
从稳定性角度:溶液
最稳定、均一的
————————————
体积时所产生的压力，叫做组分气体B的分压。
pB
nBRT V
分压定律： 混合气体的总压等于混合气体中各组分气体分压之和。
p = p1 + p2 + 或 p = pB
p1
n1RT V
,
p2
n2 RT V
,
p
n1RT V
n2RT V
n1
n2
RT V
n =n1+ n2+
p
nRT V
分压的求解：
Mr(NaN3)=65.01, P=99.73kPa ， T=298K
m(NaN3)=？
V(N2)=75.0L
390.06g 75.0L
m(NaN3)=
223.6L
物质的聚集状态普通化学
㈡水的相图
压力 （kPa)
P1 P 101 0.610
C
A
O点：三相点，非水的 凝固点
AOB：气相区
AOC：液相区 单相区
BOC：固相区
OA：水的蒸气压曲线
两 相
OB：冰的蒸气压曲线
平 衡
OC：水的凝固曲线 线
273.16 373 T T1 温度（K）
水的相图 上一节 气体
返回
A点为临界点，该点对应的温度和压 力称临界温度和临界压力 临界温度：647K，高于此温度，不管 使用多大的压力都不能使水蒸气液化。 临界压力：22100kPa，表示在临界 温度时，使水液化所需要的最小压力
3．表达式：
例1-2 在298.15K，10.0L的容器中有1.00 molN2和3.00molH2，设气体为理想气体， 试求容器中的总压和两种气体的分压. 解：
n总 n(N2 ) n(H2 ) 1.00 3.00 4.00mol
P总
n总RT V
4.008.314 298.15 10.0 103
解：
⑴n(CO2 )
4.4 44
0.10mol, n(O2 )
16 32
0.50mol
n( N2 )
14 28
0.50mol
n(总) n(CO2 ) n(O2 ) n(N2 ) 1.10mol
P(CO2 )
n(CO2 ) n(总)
P(总)
0.10 1.10
200
18.2kPa
0.50 P(O2 ) P(N2 ) 1.10 200 90.9kPa
991.5kPa
∵ Pi
ni n总
P总
1.00 P(N2 ) 4.00 991.5 247.9kPa
压力 （kPa)
P1 P 101 0.610
C
A
O点：三相点，非水的 凝固点
AOB：气相区
AOC：液相区 单相区
BOC：固相区
OA：水的蒸气压曲线
两 相
OB：冰的蒸气压曲线
平 衡
OC：水的凝固曲线 线
273.16 373 T T1 温度（K）
水的相图 上一节 气体
返回
A点为临界点，该点对应的温度和压 力称临界温度和临界压力 临界温度：647K，高于此温度，不管 使用多大的压力都不能使水蒸气液化。 临界压力：22100kPa，表示在临界 温度时，使水液化所需要的最小压力
3．表达式：
例1-2 在298.15K，10.0L的容器中有1.00 molN2和3.00molH2，设气体为理想气体， 试求容器中的总压和两种气体的分压. 解：
n总 n(N2 ) n(H2 ) 1.00 3.00 4.00mol
P总
n总RT V
4.008.314 298.15 10.0 103
解：
⑴n(CO2 )
4.4 44
0.10mol, n(O2 )
16 32
0.50mol
n( N2 )
14 28
0.50mol
n(总) n(CO2 ) n(O2 ) n(N2 ) 1.10mol
P(CO2 )
n(CO2 ) n(总)
P(总)
0.10 1.10
200
18.2kPa
0.50 P(O2 ) P(N2 ) 1.10 200 90.9kPa
991.5kPa
∵ Pi
ni n总
P总
1.00 P(N2 ) 4.00 991.5 247.9kPa
《物质的聚集状态》课件
，相互作用力较强， 具有一定的流动性。
液体分子热运动相对 较弱，具有一定的热 容量和导热性。
液体分子排列相对松 散，具有一定的密度 和粘度。
液体的相变
液体与气体的相变
当温度升高到沸点时，液体开始蒸发变成气体。
液体与固体的相变
当温度降低到凝固点时，液体开始凝固变成固体。
物质聚集状态的变化
01
02
03
04
熔化
固态物质变为液态物质，需要 吸收热量。
凝固
液态物质变为固态物质，需要 释放热量。
汽化
液态物质变为气态物质，需要 吸收热量。
液化
气态物质变为液态物质，需要 释放热量。
物质聚集状态的特点
固态
具有固定的形状和体积，不易流 动。
液态
具有一定的流动性，形状随容器改 变。
04
气态物质
气体的结构与性质
气体分子之间的距离较大，相互 作用力较小，因此气体分子可以
自由移动，且运动速度较快。
气体的密度较小，占据的空间较 大，因此气体可以充满整个容器
。
气体的扩散速度较快，可以迅速 地扩散到整个空间。
气体的相变
当温度降低到一定程度时，气体分子之间的热运动速度减 缓，分子之间的碰撞频率降低，气体分子之间的距离逐渐 减小，最终气体分子会凝聚成液体或固体。
相变过程中的能量变化
液体的相变过程中需要吸收或释放能量，以维持相变平衡。
液态物质的应用
01
02
03
工业生产
许多工业生产过程中需要 使用液体物质，如冷却剂 、润滑剂、溶剂等。
日常生活
液体物质在日常生活中也 广泛应用，如饮用水、饮 料、食用油等。
科学实验
在科学实验中，常常需要 使用各种液体物质进行实 验，如化学试剂、生物培 养基等。
液体分子热运动相对 较弱，具有一定的热 容量和导热性。
液体分子排列相对松 散，具有一定的密度 和粘度。
液体的相变
液体与气体的相变
当温度升高到沸点时，液体开始蒸发变成气体。
液体与固体的相变
当温度降低到凝固点时，液体开始凝固变成固体。
物质聚集状态的变化
01
02
03
04
熔化
固态物质变为液态物质，需要 吸收热量。
凝固
液态物质变为固态物质，需要 释放热量。
汽化
液态物质变为气态物质，需要 吸收热量。
液化
气态物质变为液态物质，需要 释放热量。
物质聚集状态的特点
固态
具有固定的形状和体积，不易流 动。
液态
具有一定的流动性，形状随容器改 变。
04
气态物质
气体的结构与性质
气体分子之间的距离较大，相互 作用力较小，因此气体分子可以
自由移动，且运动速度较快。
气体的密度较小，占据的空间较 大，因此气体可以充满整个容器
。
气体的扩散速度较快，可以迅速 地扩散到整个空间。
气体的相变
当温度降低到一定程度时，气体分子之间的热运动速度减 缓，分子之间的碰撞频率降低，气体分子之间的距离逐渐 减小，最终气体分子会凝聚成液体或固体。
相变过程中的能量变化
液体的相变过程中需要吸收或释放能量，以维持相变平衡。
液态物质的应用
01
02
03
工业生产
许多工业生产过程中需要 使用液体物质，如冷却剂 、润滑剂、溶剂等。
日常生活
液体物质在日常生活中也 广泛应用，如饮用水、饮 料、食用油等。
科学实验
在科学实验中，常常需要 使用各种液体物质进行实 验，如化学试剂、生物培 养基等。
第一章 物质的聚集状态
第一章 物质的聚 集状态
1.1 气体
气体的特征
❖ 具有扩散性和压缩性。 ❖ 可用压力、体积、温度和物质的量来描述
气体的状态。
理想气体概述
❖ 是一种假想的气体。要求气体分子间没有 作用力，分子本身是没有体积的质点。
❖ 处于低压、高温下的实际气体，因分子间 距离很大，相互作用极为微弱，分子本身 大小相对于整个气体的体积可以不计，可 近似看作理想气体。
溶液的浓度表示法
❖ 质量分数：某溶质B的质量在全部溶液质量中所占 的分数。 ωB=mB/m
❖ 量分数(摩尔分数)：某溶质B的物质量与全部溶质 和溶剂的物质量之比，称为该溶质B的量分数(摩 尔分数)。 xB=nB/(nA+nB) xA+xB=1
❖ 物质B的量浓度：每升溶液中所含溶质B的物 质量。如cNaCl=0.1mol.dm-3。
❖ 超临界流体萃取技术：超临界CO2密度和界 电常数对温度和压力变化十分敏感，且在一 定压力范围内与溶解能力成比例，所以可通 过控制温度和压力改变对物质的溶解度，选 择性地提取所需成分。然后借助减压、升温 的方法使超临界流体变成普通气体，被萃取 物质则自动完全或基本析出，从而达到分离 提纯的目的，并将萃取分离两过程合为一体。
超临界流体特性技术
❖ 超临界水氧化技术是使废水在水的超临界条 件(P>218atm, T>374℃)下与氧化剂(O2、 Air、H2O2等)反应，把废水中含有的有机物 分解成无害成份的技术.
❖ 在超临界水状态下，水的特性与有机物相同， 所以界面消失，超临界水的氧气溶解度也大 大提高，实现了完全混合，使有机物与氧气 能够自由反应，反应速度得到了急剧提高。 因此，即使是难分解性有机物，也可以几乎 100%分解.
1.1 气体
气体的特征
❖ 具有扩散性和压缩性。 ❖ 可用压力、体积、温度和物质的量来描述
气体的状态。
理想气体概述
❖ 是一种假想的气体。要求气体分子间没有 作用力，分子本身是没有体积的质点。
❖ 处于低压、高温下的实际气体，因分子间 距离很大，相互作用极为微弱，分子本身 大小相对于整个气体的体积可以不计，可 近似看作理想气体。
溶液的浓度表示法
❖ 质量分数：某溶质B的质量在全部溶液质量中所占 的分数。 ωB=mB/m
❖ 量分数(摩尔分数)：某溶质B的物质量与全部溶质 和溶剂的物质量之比，称为该溶质B的量分数(摩 尔分数)。 xB=nB/(nA+nB) xA+xB=1
❖ 物质B的量浓度：每升溶液中所含溶质B的物 质量。如cNaCl=0.1mol.dm-3。
❖ 超临界流体萃取技术：超临界CO2密度和界 电常数对温度和压力变化十分敏感，且在一 定压力范围内与溶解能力成比例，所以可通 过控制温度和压力改变对物质的溶解度，选 择性地提取所需成分。然后借助减压、升温 的方法使超临界流体变成普通气体，被萃取 物质则自动完全或基本析出，从而达到分离 提纯的目的，并将萃取分离两过程合为一体。
超临界流体特性技术
❖ 超临界水氧化技术是使废水在水的超临界条 件(P>218atm, T>374℃)下与氧化剂(O2、 Air、H2O2等)反应，把废水中含有的有机物 分解成无害成份的技术.
❖ 在超临界水状态下，水的特性与有机物相同， 所以界面消失，超临界水的氧气溶解度也大 大提高，实现了完全混合，使有机物与氧气 能够自由反应，反应速度得到了急剧提高。 因此，即使是难分解性有机物，也可以几乎 100%分解.
第一章物质的聚集状态
XeFx ∴ 131+19x =169
x=2 ∴ 这种氟化氙的分子式为：XeF2
1.2 分压定律
p(NH3 )
n(NH3 ) n
p
1.3 分体积定律
例 在58℃将某气体通过一盛水容器，在100 kPa 下收集该气体1.00 dm3。问：
1. 温度不变，将压力降为50.0 kPa 时，气体的体积是多少？ 2. 温度不变，将压力增加到200 kPa 时，气体的体积是多少？ 3. 压力不变，将温度升高到100 ℃ 时，气体的体积是多少？ 4. 压力不变，将温度降至 10 ℃ 时，气体的体积是多少？ 解题思路
温度愈升高，愈接近理想气体
N2
不同气体的比较（1摩尔,300K )
气体 Z-P 图的讨论
• 常压常温下，沸点低的气体，接近理想气体
• 起初增加压力时，对于分子量较大的分子， 分子间作用力增加占主导，使得 Z < 1
• 增加较大压力时，分子的占有体积占主导， 使得 Z > 1
Van der Waals 方程
1. 该气体与水蒸气的混合气体的总体积, n总不变，P1V1= P2V2 2. 压力增加会引起水蒸气的凝聚，但该气体的物质的量没有变
可以用该气体的分压来计算总体积：P气1V1 = n气RT = P气2V2 3. n总不变， V1/T1 = V2/T2 = 常数 4. 温度降低也会引起水蒸气的凝聚，但该气体的物质的量没有
2/3
1
PO2V总 = nO2RT
PO2 = 99 – 2.34 = 96.7 (kPa)
n
O
=
2
PO2 V总 = 96.71.5 RT 8.31(27320)
= 0.060 (mol)
x=2 ∴ 这种氟化氙的分子式为：XeF2
1.2 分压定律
p(NH3 )
n(NH3 ) n
p
1.3 分体积定律
例 在58℃将某气体通过一盛水容器，在100 kPa 下收集该气体1.00 dm3。问：
1. 温度不变，将压力降为50.0 kPa 时，气体的体积是多少？ 2. 温度不变，将压力增加到200 kPa 时，气体的体积是多少？ 3. 压力不变，将温度升高到100 ℃ 时，气体的体积是多少？ 4. 压力不变，将温度降至 10 ℃ 时，气体的体积是多少？ 解题思路
温度愈升高，愈接近理想气体
N2
不同气体的比较（1摩尔,300K )
气体 Z-P 图的讨论
• 常压常温下，沸点低的气体，接近理想气体
• 起初增加压力时，对于分子量较大的分子， 分子间作用力增加占主导，使得 Z < 1
• 增加较大压力时，分子的占有体积占主导， 使得 Z > 1
Van der Waals 方程
1. 该气体与水蒸气的混合气体的总体积, n总不变，P1V1= P2V2 2. 压力增加会引起水蒸气的凝聚，但该气体的物质的量没有变
可以用该气体的分压来计算总体积：P气1V1 = n气RT = P气2V2 3. n总不变， V1/T1 = V2/T2 = 常数 4. 温度降低也会引起水蒸气的凝聚，但该气体的物质的量没有
2/3
1
PO2V总 = nO2RT
PO2 = 99 – 2.34 = 96.7 (kPa)
n
O
=
2
PO2 V总 = 96.71.5 RT 8.31(27320)
= 0.060 (mol)
第1章 物质的聚集状态
盖· 吕萨克(法)
定义：
T ( 273.15 t )K
T是热力学温度，单位为开尔文，符号为K。 V 常数 ( n, p恒定) T 气体只有在低压下才服从盖· 吕萨克定律。
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9
1.1.1 低压气体的经验定律
3．阿佛加德罗定律
1811年，阿佛加德罗提出：同温同压下
B
de f
B
分压定义：
主目录
pB xB p
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例：3.0dm3的容器，内盛16g O2，28g N2，求
300K 时混合气体中 O2 、 N2 的摩尔分数、分压
解：
及混合气体的总压。 16g n(O 2 ) 0.5mol 32g mol1
n(N 2 )
变而改变。气体的状态可用 n、p、V、T来描述。
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1.1.1 低压气体的经验定律
1．玻义尔定律 英国科学家玻义尔实验，在 U形管中加入汞，增大对 封闭气体的压力，随压力增大，封闭气体体积缩小。
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7
1.1.1 低压气体的经验定律
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第一章 物质的聚集状态
温度升高时，分子热运动加剧。物质的宏观状态就可 能发生变化，由一种聚集状态变为另一种聚集态。
例如：
熔化 冰 水 （固态） 加热 （液态） 气化 水 汽 （液态） 加热 （气态）
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3
第一章 物质的聚集状态
B
道尔顿分压定律：在温度与体积一定时，混合气体的 总压p等于各组分气体的分压pB之和。
第一章物质的聚集状态
或L表示，6.02×1023mol-1。
第一章 物质的聚集状态
• 当温度足够高时，外界提供的能量足以破坏分子 中原子核和电子的结合，气体就电离成自由电子和 正离子，即形成物质的第四态——等离子态。
气体、液体和等离子态都可在外力场作用下流动， 所以也统称为流体 • 物质的第五态——超固态，压力达几百万大气压 时，原子结构被破坏，原子的电子壳层被挤压到原 子核周围，此时物质密度非常大。
• 液态溶液按组成的溶质与溶剂的状态可分为三种 类型：气态物质与液态物质组成的溶液，常把液 态物质看成 溶剂 ，气态物质看成溶质；
固态物质与液态物质组成的溶液，常把液态物质看 成溶剂，固态物质看成溶质； 液态物质与液态物质组成的溶液，常把含量较多的 组分称为溶剂，含量较少的称为溶质。
1.3 溶液
• 1.3.1 溶液浓度的表示方法
溶剂分子从一个液相通过半透膜向另一个液相扩散的过程叫渗透。
达到了渗透平衡时，半透膜两边的水位差所表示的静水压就称为 称为该溶液的渗透压。
蒸气压下降引起的直接后果之三 渗透压（osmotic pressure）
若在溶液液面上施加一定的外压可阻止渗透进行，外压等于 渗透压时两液面持平。外压大于渗透压则水分子由溶液向纯溶 剂扩散，纯溶剂液面上升，产生反渗透现象。
问题：为什么盐碱地难以生长农作物？
1.4 气体的液化
• 1.4 气体的液化——实际气体的等温线
降低温度或增加压力，气体会 变成液体，称为气体的液化。
• 1.4 气体的液化——实际气体的等温线
气体能够液化的最高温度称为该气体的 临界温度Tc 。高于临界温度时，无论施加多 大压力也不会使之液化。
在临界温度下使气体液化所需的最低压 力称为临界压力pc。
第一章 物质的聚集状态
• 当温度足够高时，外界提供的能量足以破坏分子 中原子核和电子的结合，气体就电离成自由电子和 正离子，即形成物质的第四态——等离子态。
气体、液体和等离子态都可在外力场作用下流动， 所以也统称为流体 • 物质的第五态——超固态，压力达几百万大气压 时，原子结构被破坏，原子的电子壳层被挤压到原 子核周围，此时物质密度非常大。
• 液态溶液按组成的溶质与溶剂的状态可分为三种 类型：气态物质与液态物质组成的溶液，常把液 态物质看成 溶剂 ，气态物质看成溶质；
固态物质与液态物质组成的溶液，常把液态物质看 成溶剂，固态物质看成溶质； 液态物质与液态物质组成的溶液，常把含量较多的 组分称为溶剂，含量较少的称为溶质。
1.3 溶液
• 1.3.1 溶液浓度的表示方法
溶剂分子从一个液相通过半透膜向另一个液相扩散的过程叫渗透。
达到了渗透平衡时，半透膜两边的水位差所表示的静水压就称为 称为该溶液的渗透压。
蒸气压下降引起的直接后果之三 渗透压（osmotic pressure）
若在溶液液面上施加一定的外压可阻止渗透进行，外压等于 渗透压时两液面持平。外压大于渗透压则水分子由溶液向纯溶 剂扩散，纯溶剂液面上升，产生反渗透现象。
问题：为什么盐碱地难以生长农作物？
1.4 气体的液化
• 1.4 气体的液化——实际气体的等温线
降低温度或增加压力，气体会 变成液体，称为气体的液化。
• 1.4 气体的液化——实际气体的等温线
气体能够液化的最高温度称为该气体的 临界温度Tc 。高于临界温度时，无论施加多 大压力也不会使之液化。
在临界温度下使气体液化所需的最低压 力称为临界压力pc。
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固态混合物有多少种纯固体物质，即有多少相。
6
无机及分析化学 第一章
1.2
1.2.1
气体
理想气体状态方程
pV nRT
p—
适用条 件 压力不太高、温度不太低，体积 和分子间的作用力可以忽略 气体的压力 ，单位为 Pa
V — 气体的体积，单位为m3
n — 气体的物质的量，单位为mol
R — 摩尔气体常数，8.314J· mol-1· L-1
两种溶液浓度数值相同，但是，它们所表示1 L溶 液中所含KMnO4的质量是不同的，前者15.8克， 后者为3.16克。
15
无机及分析化学 第一章
16
1.3.2
质量摩尔浓度
nB bB mA
(1-8)
bB —溶质B的质量摩尔浓度，单位为mol· kg-1 nB —溶
VB pB p V
(1-6)
分压定律只适用于理想气体混合物，但对压力 不太高的真实混合气体，在温度不太低的情况 下也可以使用。
无机及分析化学 第一章 11
外加例题：在250C与101 kPa 压力下，已知丁烷气中
有1.00%(重量)的H2S , 求: H2S 和C4H10 的分压力。
解：设现有1 公斤丁烷气，则其中：
无机及分析化学 第一章 2
1.1
分散系
分散在另一种物质中形成的混合体系。
分散系（disperse system）: 由一种或多种物质
分散相(dispersion phase)
分散系 分散介质(dispersion medium) 分散相和分散介质以是固体、液体或气体。
3
无机及分析化学 第一章
表 1-1
按分散相粒子大小分类的各种分散系
分散相
小分子或离子
分散相 分散系类型 粒子直径/nm
<1 溶 分子或离子 液
主要性质
均相，稳定，扩散快 分散系颗粒能透过半透膜 均相，稳定，扩散慢 颗粒不能透过半透膜 多相，较稳定，扩散慢 颗粒不能透过半透膜 多相,不稳定,扩散很慢 颗粒不能透过滤纸
5
1-100
胶 高分子溶液 高分子 体 分 溶 胶 分子、离子、 散 原子的聚集体 系 分子的大集合体
分压力：在相同温度下，混合气体中某组分气体单独 占有混合气体的容积时所产生的压力。
8 无机及分析化学 第一章
分压定律(law of partial pressure):混合气体 的总压等于组成混合气体的各组分 气体的分压之和。
p pB
p — 气体的总压 pB — 组分气体B的分压
无机及分析化学 第一章
T — 气体的热力学温度，单位为K
无机及分析化学 第一章
7
1.2.2
道尔顿分压定律
由于在通常条件下，气体分子间的距离大，分子间的 作用力很小，所以气体具有两大特征，即扩散性和可 压缩性，任何气体都可以均匀充满它所占据的容器。
如果将几种彼此不发生化学反应的气体放在同一容器 中，各种气体如同单独存在时一样充满整个容器。
1000 1.00% 0.293 mol n(H2S) = 34.1
1000 1000 1.00% n(C4H10) = 17.0mol 58.1 nH 2 S 0 . 293 P(H2S) = P 101 1.71kPa 总 n总 0.293 17.0 nC4 H10 17.0 101 99.3kPa P(C4H10 ) = P 总 n总 17.0 0.293 12
1.3.1
物质的量浓度
nB cB V
nB — 溶质B的物质的量，单位为mol V — 混合物的体积，单位为L
无机及分析化学 第一章
(1-7)
cB — 溶质B的物质的量浓度 ，单位为mol· L-1
14
注意: 使用物质的量单位mol时，要指明物质的 基本单元。
例： c(KMnO4)=0.10mol· L-1 c(1/5KMnO4)=0.10mol· L-1的两个溶液。
(1-2)
9
RT pB nB V
两式相除，得
(1-2a)
RT pn V
(1-3)
(1-2b)
nB pB p n
将组分气体B的摩尔分数xB=nB/n代入，得
pB xBp
无机及分析化学 第一章
(1-4)
10
在同温同压状态下
VB nB V n
将式(1-5)代入式(1-3)，得
(1-5)
分 散 质
气 液 固 气 液 固 气 液 固
按聚集状态分类的各种分散系
分 散 剂
气 气 气 液 液 液 固 固 固
无机及分析化学 第一章
实
例
空气、家用煤气 云、雾 烟、灰尘 泡沫、汽水 牛奶、豆浆、农药乳浊液 泥浆、油漆、墨水 泡沫塑料、木炭、浮石 肉冻、硅胶、珍珠 红宝石、合金、有色玻璃
4
表 1-2
> 100 粗 乳浊液 分 悬浮液 散 系
无机及分析化学 第一章
相：系统中任何一个均匀的部分称为一个相，在同 一相内具有相同的物理性质和化学性质。 ①单相系统：只含有一相，是均匀的。 多相系统：多于一相的系统叫多相系统。 ②说明：相与组分不同，相与物态不同，通常两相 之间有明确的界面分开 气态混合物均为一（单）相。液态混合物视互溶 与否分一、二、三相。
第一章
物质的聚集状态
Collective State of Matter
1.1 分散系
1.2
1.3
气体
溶液浓度的表示方法
1.4
1.5
稀溶液的通性
胶体溶液
1.6
高分子溶液和乳浊液
1
学习要求
1.了解分散系的分类及主要特征。 2.掌握理想气体状态方程式和气体分压定理。 3.掌握稀溶液的通性及其应用。 4.熟悉胶体的基本概念、结构及其性质等。 5.了解高分子溶液、表面活性物质、乳浊液 的基本概念和特征。
质量摩尔浓度与温度无关
无机及分析化学 第一章 17
1.3.3
质量分数
mB B m
mB — 物质B的质量
1.3
溶液浓度的表示方法
广义地说，两种或两种以上的物质均匀混合而且 彼此呈现分子（或离子）状态分布者均称为溶液。 气态溶液(空气)
溶 液 液态溶液：(酸、碱) 固态溶液 (合金)
溶质
溶剂
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 的量可取质量、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 13 多样的。