胶体化学第一章
胶体化学基本原理
第一章 胶体化学基本原理胶体与界面化学的基本原理非常重要，在许多工业场合具有指导意义。
包括：胶体的运动原理、光学原理、电学原理、稳定原理、流变现象（界面现象及原理单列一章）§1.1 胶体的运动性质胶体的运动性质包括：沉降与扩散性质↓对于制备或破坏胶体例如：制备丙烯酸酯乳液,沉降与扩散涉及其稳定性能人工降雨，涉及破坏胶体稳定性问题：雾（胶体体系）那么，看似平静的胶体的运动现象是怎么来的呢？胶体分散体系出于某一个力场时，分散相与分散介质相对运动，例如，在重力场中，较大的分散相颗粒与分散介质就要发生相对沉降或上浮现象，这就是离心机的工作原理、旋风除尘器原理。
1.1.1 分散相的沉降与上浮分散相颗粒：V ，p;分散介质：p 0,F:分散相颗粒受的力F=F g -F b =V(p-p 0)g (1.1)F g :重力 ;F b :浮力 ;g:重力加速度当p>p 0时，F g >F b 着分散相沉降，如：涂料体系，反之，则上浮，如：凝胶种液体的析出 。
相对运动会产生摩擦运动阻力F vF v =fv (1.2) f —阻力系数，v —运动速度当F v =F ，分散相颗粒匀速运动，V （ρ-ρ0）g=fvM(1-ρ/ρ0)g=fv (1.3) m —粒子质量如果粒子为球形，Stokes 公式导出：f=6∏ηr r —离子半径，η—介质粘度将球体积V=4∏r 3/3代入式(1.3)得:v=2r 2(ρ-ρ0)g/9η使用条件：1.粒子运动很慢，保持层流状态。
2.粒子是刚性球，无溶剂化作用。
3.粒子之间无相互作用。
4 将液体看成连续介质。
则式（1.4）有限制：（a ）颗粒不能太大，<100µm.（b ）颗粒不能太大，>100nm,否则考虑扩散。
在实际体系中，等效半径r=6f 可代替r ，则式（1.5）,(1.7)可进行粒度分析 因为粒度与沉降、上浮有关，即与稳定性有关，由此可以得出稳定信息。
第一章溶液胶体
第一章溶液胶体提要1.基础知识⑴分压定律：p=p A+ p B+ p C+ …；p A=px A；p B=px B⑵理想气体状态方程：pV=nRT；R可以是8.314J·mol－1·K－1或8.314kPaL·mol－1·K－1⑶基本单元，在使用物质的量及其导出单位时，必须指明基本单元。
基本单元可以是分子、原子、离子、电子及其他粒子或者上述粒子的组合与分割。
⑷质量摩尔浓度：每千克溶剂中所含溶质的物质的量。
符号b B,单位mol·kg－1。
⑸稀释定律：同一物质的溶液，稀释前后，物质的量相等。
即c1V1=c2V2⑹一定温度下，液体和它的蒸气处于平衡状态时，蒸气所具有的压力叫做饱和蒸气压，简称蒸气压。
2.难挥发非电解质稀溶液的依数性(通性)，即：蒸气压下降(△p = p︒x B)，凝固点下降(△T b=K b·b B)，沸点上升(△T f =K f·b B)，及溶液具有渗透压(π = c RT，对于极稀溶液，c≈b B)。
蒸气压下降必然导致凝固点下降，沸点上升。
渗透压是所有溶液都具有的性质。
只要知道稀溶液的依数性其中的一种性质，就可以把其它性质计算出来。
3.由固态分散质分散在液态的分散介质中所形成的胶体分散体系，称为胶体溶液，简称溶胶。
其分散质颗粒直径在1～100nm之间。
溶胶为多相体系，故有一些特殊的性质。
作布朗运动时，整个胶团一起运动；电泳现象是带电的胶粒向异电荷电极的定向运动；电渗是扩散层反离子向其异电极的定向运动。
丁达尔效应是溶胶粒子散射光的现象。
溶胶是由无数胶团构成的，每个胶团的结构可用胶团结构式表示。
书写胶团结构式时要注意两点：一是胶团的内部构造。
胶核是核心，胶核外边是吸附层，胶核与吸附层组成胶粒，胶粒外是扩散层；二是电荷。
整个胶团是电中性的。
胶粒所带电荷必定与扩散层反离子所带电荷相等，但符号相反。
胶粒与扩散层之间的电位差，称为ζ电位。
必修一化学第一章知识点总结
必修一化学第一章知识点总结摘要：一、化学实验安全1.遵守实验室规则2.了解安全措施二、物理变化和化学性质1.物理变化的例子：日照香炉生紫烟，遥看瀑布挂前川2.氮气和稀有气体的化学性质：稳定性三、蜡烛燃烧实验1.蜡烛火焰的分层：外焰、中焰、内焰2.火柴梗碳化实验四、胶体的定义和分类1.胶体的定义：分散质粒子直径大小在10-9~10-7m之间的分散系2.胶体的分类：根据分散质微粒组成的状况分类五、氧化还原反应知识点1.氧化还原反应的基本概念2.氧化还原反应的实例六、金属的化学性质和物理性质1.金属的化学性质：活泼性、氧化性、还原性等2.金属的物理性质：密度、溶解性等正文：一、化学实验安全在化学实验中，安全至关重要。
首先，我们要严格遵守实验室规则，包括但不限于：穿着实验服、佩戴实验手套、不随意触摸实验物品等。
此外，了解并掌握安全措施也是非常必要的。
例如，在进行有毒气体实验时，应在通风厨中进行，并注意对尾气进行适当处理（吸收或点燃等）。
二、物理变化和化学性质物理变化和化学性质是化学基础知识中的重要部分。
例如，诗句“日照香炉生紫烟，遥看瀑布挂前川”描述的就是物理变化。
另外，氮气和稀有气体具有稳定性，可以作为保护气，这利用了它们的化学性质。
三、蜡烛燃烧实验蜡烛燃烧时的火焰分为外焰、中焰和内焰三层。
通过火柴梗碳化实验，我们可以观察到火焰各层的温度差异。
这个实验帮助我们理解火焰的结构和温度分布，是化学实验中基础但实用的知识点。
四、胶体的定义和分类胶体是指分散质粒子直径大小在10-9~10-7m之间的分散系。
根据分散质微粒组成的状况，胶体可以分为不同类型，如粒子胶、胶体胶等。
胶体在日常生活和工业应用中具有广泛的应用价值，了解其性质和分类有助于我们更好地理解和利用胶体。
五、氧化还原反应知识点氧化还原反应是化学反应的一种重要类型。
在氧化还原反应中，物质失去电子的过程称为氧化，而获得电子的过程称为还原。
氧化还原反应在自然界、生产和生活中都有广泛的应用，掌握其基本概念和实例有助于我们更好地理解化学反应的本质。
第一章溶液和胶体
Van’t Hoff (范特霍夫)
V nRT
cRT bRT
：渗透压；V：溶液体积； T： 热力学温度； n： 溶质物质的量； c：物质的量浓度； R：气体常数； R = 8.314 J ·mol-1 ·K-1
▪ 渗透压平衡与生命过程的密切关系
①人的营养循环； ② 植物的生长； ③给患者输液的浓度。水主分要在依小靠肠营的养吸素收吸
（374℃） 。即高于647.35K水只能以气态的形式存在， 再加多大外压气体也不能液化。所以647.35K和221Pa是 气-液平衡曲线的顶端。就是水的临界状态。临界状态是气液 共存的一种边缘状态。 8、超临界流体
处于超过物质本身的临界温度和临界压力状态时的流体。 特点：密度接近于液体，溶解度高，黏度、扩散系数接近于气 体，扩散速率快，容易实现快速分离。
二、稀溶液的依数性
1、 蒸气压下降（核心） （1）液体的饱和蒸气压（简称蒸气压） 蒸发：在液体表面，超过平均动能的分子克服邻 近分子的吸引进入气相中的过程。 凝聚：在一密闭容器中，在不断蒸发的同时，部 分蒸气分子又会重新回到液体的过程。 饱和蒸气：一定温度，在密闭容器中，当蒸发与 凝聚达到平衡时液面上的蒸气。 饱和蒸气压：由饱和蒸气产生的压强。 蒸气压只与液体本质和温度有关。不决定于液体 或蒸气的体积。
Δp: 纯溶剂蒸气压与稀溶液蒸气压之差。
对于稀溶液，溶剂物质的量nA 远远大于溶质物质 的量nB ，即nA nB
X B nB （/ nB nA ) nB / nA
设溶液的浓度以1000g溶剂(水)中含的溶质物质的
量nB为单位，则溶液的质量摩尔浓度b为： b = nB(mol ∙ kg-1)
相的概念
系统中物理性质和化学 性质完全相同的且与其他部 分有明确界面分隔开来的任 何均匀部分，叫做相。
第一章 气体、溶液和胶体
第一章气体、溶液和胶体⏹§1.1 气体⏹§1.2 液体⏹§1.3 分散系⏹§1.4 溶液⏹§1.5 胶体溶液⏹§1.6 高分子溶液和凝胶⏹§1.7 表面活性物质和乳浊液1、Dalton分压定律2、稀溶液的依数性3、胶体的结构、性质依数性的计算、胶团结构的书写、胶体的性质1、气体的基本特征：（1）无限膨胀性：所谓无限膨胀性就是，不管容器的形状大小如何，即使极少量的气体也能够均匀地充满整个容器。
（2）无限掺混性：无限掺混性是指不论几种气体都可以依照任何比例混合成均匀的混溶体(起化学变化者除外)。
高温低压下气体的p 、V 、T 之间的关系。
即：P ：气体压力，单位用kPa(或Pa)。
V ：气体体积，单位取dm 3(或写为L ，l) n ：气体物质的量mol 。
T ：绝对温度，单位是K ，它与t °C 的关系为:T=273.15+t °CR ：理想气体常数P V = n R T （1-1）此式称为理想气体状态方程。
普通化学普通化学Dalton分压定律适用范围：Dalton分压定律可适用于任何混合气体，包括与固、液共存的蒸气。
对于液面上的蒸气部分，道尔顿分压定律也适用。
例如，用排水集气法收集气体，所收集的气体含有水蒸气，因此容器内的压力是气体分压与水的饱和蒸气压之和。
而水的饱和蒸气压只与温度有关。
那么所收集气体的分压为：p气＝p总－p水如图：普通化学【例1.3】 一容器中有4.4 g CO 2，14 g N 2和12.8 g O 2，气体的总压为202.6 kPa ，求各组分的分压。
【解】混合气体中各组分气体的物质的量m ol m olg g n N 5.028141)(2=⋅=-m ol m olg g n CO 1.0444.41)(2=⋅=-m ol m ol g g n O 4.0328.121)(2=⋅=-k Pa k Pa m olm ol m ol m ol p CO 26.206.2024.05.01.01.0)(2=⨯++=()kPa kPa molmol mol mol p kPa kPa molmol mol mol p O N 04.816.2024.05.01.04.03.1016.2024.05.01.05.022)(=⨯++==⨯++=，总＝总总p i x p n i n i p =由道尔顿分压定律T 一定，速率和能量特别小和特别大的分子所占的比例都是很小的，温度升高时，速率的分布曲线变得较宽而平坦，高峰向右移，曲线下面所包围的面积表示的是分子的总数，对一定的体系它是常数. 氮的速率分布曲线麦克斯韦－玻尔兹曼分布定律:普通化学水有三种存在状态，即水蒸气（气态）、水（液态）、冰（固态）。
大学化学1溶液和胶体
14
溶液的通性 — 溶液的沸点上升的原因
3．溶液的沸点上升（boiling point）
液体的沸点 ( boiling point ) 当P 液 = P 外，液体沸腾时的温度。
正常沸点：当P外=P标时的液体的沸点。
溶液的沸点升高
是溶液蒸气压下降的直接结果
2024/9/30
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溶液的通性 — 溶液的沸点上升的数值
p溶液= p*-⊿p = 2.338kPa - 0.021kPa = 2.317kPa
溶液的通性 — 凝固点下降
2．液体的凝固点降低（freezing point）
凝固点：某物质的液相蒸汽压与固相蒸汽压相等时 的温度。用Tf表示 或在一定外压下，物质固、液两相平衡共存时的温 度。
如 ：H2O(l) 273K,101.3kPa H2O(s)
该温度下的饱和蒸汽压，简称蒸汽压。
加入一种难挥发的非电解质
束缚一部分高能水分子
P↓
占据了一部分水的表面
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溶液的通性 — Raoult定律
在一定温度下，难挥发性非电解质稀溶液的蒸气压
(P)等于纯溶剂的蒸气压（PA*）乘以溶液中溶剂的 摩尔分数（xA ）。
p
p* A
xA
xA
nA nA nB
1.蒸气压下降 2.凝固点降低 3.沸点升高 4.渗透压力
p
p* A
xB
ΔTf＝kf • bB
ΔTb =kb• bB
= CBRT
的数值与溶液中质点 的个数成正比
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第 4 章 酸碱解离平衡和沉淀溶解平衡
4.1 电解质溶液 4.2 酸碱理论 4.3 弱电解质的解离平衡 4.4 缓冲溶液 4.5 沉淀溶解平衡
2019年新版人教版高中化学必修一：第一章 第一节 第一课时 物质的分类 胶体 讲义
物质的分类胶体[明确学习目标] 1.学会物质分类方法，会从不同角度对物质进行分类。
2.了解同素异形体。
3.能够根据分散质粒子的大小对分散系分类。
4.会制备Fe(OH)3胶体，会鉴别胶体与溶液。
学生自主学习根据物质的组成和性质分类1．同素异形体(1)由□01同一种元素形成的几种性质不同的单质叫做该元素的同素异形体。
(2)同素异形体的物理性质不同，化学性质不同。
(3)举例：O2与□02O3；红磷与白磷；金刚石、□03石墨与C60互为同素异形体。
2．根据物质的组成分类(1)交叉分类法①含义：根据不同的分类标准，对同一事物进行多种分类的一种分类方法。
②举例：Ⅱ.某些盐的交叉分类(2)树状分类法①含义：对同类事物按照某些属性进行再分类的分类法。
②举例：3．根据物质的性质分类(1)根据物质的性质对物质进行分类是化学上常用的分类方法。
(2)举例：根据性质对氧化物进行分类分散系及其分类1．分散系(1)概念：□01把一种(或多种)物质以粒子形式分散到另一种(或多种)物质中所形成的混合物。
(2)组成(3)分类①分散质和分散剂各有固、液、气三种状态，以其状态为分类标准共分为□049种分散系。
②分散系按照分散质粒子直径大小分类2．胶体的制备和特征(1)Fe(OH)3胶体的制备制备原理：FeCl 3＋3H 2O=====△Fe(OH)3(胶体)＋3HCl具体操作：往烧杯中注入40 mL 蒸馏水，将烧杯中的蒸馏水加热至沸腾，向沸水中逐滴加入5～6滴□08FeCl 3饱和溶液，继续煮沸至溶液呈□09红褐色，停止加热。
(2)胶体的特性——丁达尔效应当平行光束通过胶体时，可以看到□10一条光亮的“通路”，这是由于胶体粒子对光线□11散射形成的，叫做丁达尔效应，可用来区分胶体和□12溶液。
1．在科学研究中分类法的意义何在？提示：运用分类法对物质进行科学的分类，然后分门别类地研究它们的组成、结构、性质和用途，就能够发现物质及其变化的规律，把握物质的本质属性和内在联系。
软物质材料—胶体
软物质材料—胶体第一章胶体的概述胶体（colloid）又称胶状分散体（colloidal dispersion）是一种均匀混合物，在胶体中含有两种不同状态的物质，一种分散，另一种连续。
分散的一部分是由微小的粒子或液滴所组成，分散质粒子直径在1nm—100nm之间的分散系；胶体的大小约相当于一般小分子大小（约纳米级）至高倍放大（如超显微镜）条件下的大小。
胶体是一种分散质粒子直径介于粗分散体系和溶液之间的一类分散体系，这是一种高度分散的多相不均匀体系。
第一节胶体的组成胶体粒子可以只含一个分子。
例如某些天然的或合成的大发展化合物溶解于良溶剂中，可被分散微单个的分子，这些分子大都符合胶体粒子大小的标准。
大分子化合物胶体被称为亲液胶体（lyophilic colloid）。
胶体粒子也可以有多个分子构成。
由亲水性基团和亲油性基团组成的两亲性活性物质在液体介质中可以形成由多个这类分子构成的缔合体，此类缔合体称为缔合胶体（association colloid）。
当构成胶体粒子的物质与分散介质亲和性不大时，必须通过外界做功，使被分散物质以胶体的大小分散于分散介质中，这样形成的胶体分散体系称为疏液胶体或憎液胶体（lyophobic）。
如：溶胶，泡沫，凝胶，乳状液等。
第二节胶体的主要性质1．丁达尔效应(胶体的光学性质)(1)产生丁达尔效应，是因为胶体分散质的粒子比溶液中溶质的粒子大，能使光波发生散射(光波偏离原来方向而分散传播)，而溶液分散质的粒子太小，光束通过时不会发生散射。
(2)利用丁达尔效应可以区别溶液和胶体。
2．布朗运动(胶体的动力学性质)(1)产生布朗运动现象，是因为胶体粒子受分散剂分子从各方面撞击、推动，每一瞬间合力的方向、大小不同，所以每一瞬间胶体粒子运动速度和方向都在改变，因而形成不停的、无秩序的运动。
(2)胶体粒子做布朗运动的这种性质是胶体溶液具有稳定性的原因之一。
3．电泳现象(胶体的电学性质)(1)产生电泳现象，是因为胶体的粒子是带电的粒子，所以在电场的作用下，发生了定向运动。
第一部分、第一章 胶体化学基本原理
（a）水化能力弱的离子易被优先吸附。水化能力强的留
胶粒带负电的可能性比较大。
（b）凡是与胶粒具有相同元素的离子优先被吸附.
如 AgI胶体的制备过程中：AgNO3过量,优先吸附Ag+ 带正电；KI过量，则优先吸附I-而带负电。
“电势决定离子”：被吸附离子是胶粒表面电荷的来源，其溶液中的浓度
5
细棒： 无规线团：
2
R2
1 2 L L是棒长 12
（1.40）
（1.41）
R
2
1 2 h 6
h 是线团的均方末端距
据式（1.38），采用双外推法可测定M 、A2和，M 重均分子量，双外推法：θ→∞，截距为1/M，斜率 为2A2
§1.3 胶体的电学性质
1.3.1 电动现象
1803年，俄国PeИcc发现：带负电的粒土颗粒 在水中在外加电场的作用下向正极移动
(1.35)
可测：M（高分子分子量）
(2) Deby光散射理论
分子量为105～107的高分子，一般分子大小超过了 λ/20，应考虑散射光的内干涉效应。 引进了了一个校正因子P(θ),式（1.35）变为:
Kc R 1 1 2 A2 c P M
16 2 R 2 32
直接影响胶粒的表面电势。
零电荷点（PZC）：当胶粒表面净电荷为零时，电势决定离子的浓度。
3 离子的不等量溶解
离子型胶粒含有两种电荷相反的离子，如果这两种离子的溶解是不
等量的，则胶粒表面上也可以带上电荷。
例：若直接将AgI分散于蒸馏水中时，胶粒表面将带负电，水化能力较大 的Ag+易溶解，而I-易滞留于胶粒表面
天津大学胶体与表面化学课件第一章(完整版)
粒径大小、表面分子的形态和空间分布情况。 LEED (Low Energy Electron Diffraction)、 ESCA (Electron Spectroscopy for Chemical Analysis)（XPS、
但是，也有另一类的几何对象——分形，它 不具有整数维数。而是分维（Fractal dimension） 记为D，分维是描述分形定量参数。
2：利用近代仪器研究表面化学
例如: TEM (Transmission Electron Microscope)（0.3 ~0.5 nm） SEM (Scanning Electron Microscope)（6~10 nm） STM（Scanning Tunneling Microscopy) (平行和垂直方向分
天津大学化学系 刘炳泗
第之 间）分散在分散介质中（气体、液体、固体 ）所构成的体系——胶体体系。如果分散介 质为液体的体系称为溶胶（sol）。
Al2O3 sol
Al2O3 sol
特征：
1、以分散相粒子的大小为依据： 1 nm < | 1 ~ 100 nm | > 100 nm
（美籍法国科学家Mandelbrot ） 用统计力学研究高分子等。（ 分子动力学 ）
Effects of Ti-supported Au particle size on the activity for CO oxidation.
分形理论：
大家知道，普通的几何对象是整数维数，点 是零维，线是一维，面是二维，立方体是三维。
Chemistry, (4th) 1999年 • 5 陈宗淇等编，胶体与界面化学（2002年） • 6.Richard M. Pashley, Marilyn E. Karaman, • Applied Colloid and Surface Chemistry, 2005
胶体与表面化学讲义第一章 基本概念
《胶体与界面化学》讲义第一章基本概念第一节胶体与表面一、胶体与胶体分散体系•目前科学地将颗粒大小在10-6～10-9m这样的物质（不管其聚集状态是气态、液态还是固态）称为胶体。
•胶体与其分散在其中的介质组成分散体系，介质可以是气、液和固体并与胶体颗粒间存在相界面，因此它还是高分散的多相的分散体系。
•胶体分散体系一般是两个组分以上的多组分体系，不过也存在极为罕见的单组分胶体分散体系，这类分散体系是液体，但由于分子的热运动而出现的涨落现象，一些分子会在液态内部聚集成较大的聚集体，这种分散体系称为类胶体（iso-colloid）分散体系。
聚合物或大分子量物质•聚合物或大分子量物质过去也称之为胶体分散体系的物质。
•如蛋白质，纤维素以及各种天然的和人工合成的聚合物，其尺寸也在胶体范围、并具有胶体的某些性质，比如慢扩散性，不透过半透膜，电泳行为等。
•因此过去也把它们作为胶体与表面化学的讲解内容。
但由于其迅速的发展，形成一个庞大的大分子家族，而成为一个独立学科去研究，不过它的某些理论和研究方法确系胶体的理论和研究方法。
二、表面和界面•表面（surface）：是指凝聚相与真空，空气或其蒸气间的交界•界面（interface）：是指凝聚相与其他相间的交界面。
•水的表面张力是水的表面（与空气或蒸汽的交界面）上的表面张力，约为72.8×10-3N/m；水和苯间界面张力为35×10-3N/m；水与汞间界面张力为375×10-3N/m。
•由此可见，界面张力值决定于相邻相的物质。
相边界上“面”的含义•这里所说的“面”是指相边界上的化学概念上的而非数学概念上的面。
数学面只有面积而无厚度，而化学面是有一定厚度的，起码有几个分子大小的厚度。
数学面所示在面上相的性质（如密度、浓度等）发生突变是不可思议的，而化学面中相的性质逐渐变化才是可理解的。
但在描述它时，由于其厚度值与两相本体尺寸比较可忽略不计近似为零。
第一章溶液和胶体
=KfbB
应用：
1、测分子量。
△Tf =KfbB= Kf mB/(mAMB) MB=KfmB/(mA△Tf)
2、往冰雪覆盖的路面上撒盐。 3、汽车水箱中加甘油等。 4、建筑工人冬天在沙浆中加盐(CaCl2)。 5、植物的抗寒性。
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四、 溶液的渗透压
1。半透膜：只允许溶剂分子（水分子）通过而 不允许溶质分子通过的薄膜称为半透膜。动物 的膀胱膜、肠膜、植物细胞原生质膜、羊皮纸、 等都是半透膜。
图 1-2 渗透和渗透压示意图
2.渗透：单位时间内由纯水侧透过半透膜进入 溶液侧的水分子数大于由溶液侧进入纯水侧水 分子数，总结果是水分子由纯水侧进入溶液侧， 使溶液液面上升的过程。
由物质粒子通过半透膜单向扩散的现象叫渗透。
3.渗透压：为阻止渗透作用发生所需加给溶液 的最小压力。
渗透压与浓度有关,溶液浓度越高,其渗透压 越大。反之,溶液浓度越低,其渗透压越小. 等渗溶液：渗透压相等的两种溶液。 高渗溶液：渗透压高的溶液，
低渗溶液：渗透压低的溶液，
渗透压的有关计算
溶液体积
溶质物质的量
V nRT
cRT bRT
体积摩尔浓度
温度 气体常数
渗透压
质量摩尔浓度
与理想气体方程形式相同,但无本质联系。
渗透压平衡与生命过程的密切关系： ① 给患者输液的浓度；② 植物的生长； ③ 人的营养循环。
CuSO4溶液 分分 散散 剂质 ：： 水硫 （酸 液铜 ）晶 体 固 ( )
泡 沫 塑 料 拖 鞋 （ 气 － 固 ）
干燥剂吸潮 分分 散散 剂质 ：： 干空 燥气 剂中 （的 固水 ）（ 液 ）
彩色玻璃 分分 散散 剂质 ：： 玻氧 璃化 （亚 固铜 ）（ 固 ）
1.1 胶体的主要性质与物质转化的应用(教学课件)-高中化学人教版(2019)必修一
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胶体的主要性质及应用、胶体提纯
1．胶体的主要性质 (1)丁达尔效应：胶体粒子对光线散射形成的。可利用此性质鉴 定胶体。 (2)聚沉：①概念：胶体粒子聚集成较大的颗粒，形成沉淀从分 散剂中析出。
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某品牌牙膏中的摩擦剂是碳酸钙，可以用石灰石制备。 某同学设计了一种制备碳酸钙的实验方案，流程图为 石灰石 ①――高→温 生石灰 ②―加―→水 石灰水 ―③―加―N―a―2C―O―3溶―液→ 碳酸钙
(1)上述流程中涉及的无机反应类型有哪些？ (2)写出上述流程中①②③的化学方程式。 (3)石灰水属于哪种分散系？分散质是什么？ (4)请你仍然用石灰石为原料(其他试剂自选)，设计另一种制备碳 酸钙的实验方案，并用流程图的形式表示出来。 (5)仍以石灰石为原料(其他试剂自选)，设计两种制备 CaCl2 的实 验方案，并用流程图形式表示出来。
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无机及分析化学第一章溶液和胶体
1.3.3 B的质量分数
物质B的质量与混合物的质量之比。
B
mB m
mB — 物质B的质量； m —混合物的质量；
B — B的质量分数，SI单位为1。
1.3.5 几种溶液浓度之间的关系
1. 物质的量浓度与质量分数
cB
nB V
mB M BV
mB
M Bm /
mB
M Bm
B
MB
CB —溶质B的量浓度;
pB p
nB n
xB
x B B的摩尔分数
pB
nB n
p
xB p
B的摩尔分数
B
nB n
nB—B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 ；
B— SI单位为1。
两组分的溶液系统 ：
溶质B的量分数:
B
nB nA nB
溶剂A的量分数:
A B 1
A
nA nA nB
的基本概念和特征。
溶液（solution）:
凡是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。
1.1 分散系
分散系：一种或几种物质分散在另一种物质 里所形成的系统称为分散系统 ，简称分散 系。如泥浆、云雾、牛奶等分散系。
分散质：被分散的物质叫做分散质(或分散 相)；
分散剂：而容纳分散质的物质称为分散剂( 或分散介质)。
表 1-1 按聚集状态分类的各种分散系
分散质
分散剂
实例
气
气
液
气
固
气
气
液
液
液
固
液
气
固
液
固
固
固
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
第一章粘土胶体化学
表面力理论，表面层 结构，分子定向理论 各种吸附理论 双电层理论 界面光谱学和显微术 能谱扫描探针显微镜 激光拉曼等方法研究， 界面分子定向，界 面化学反应， 界面力的研究
分子间相互作用力 （氢键力、范德华力、 分子形状、弯曲能、相图） 液晶理论，类脂体与 蛋白质的相互作用， 分形理论 增溶现象，胶束催化， 定向合成
颗粒相互作用力理论
续表1-3
第一章 粘土胶体化学基础
研究对象 研究内容
体系
理论
界面现象
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1. 热力学第一定律及其应用
则有
同理可得
U ( )T 0 V U ( )T 0 p
（1.3.4）
（1.3.5）
理想气体的热力学能仅是温度的函数。并可推 知理想气体的焓也仅是温度的函数。
理 想 气 体
U ) 0 ( U ) 0 ( P T V T H ) 0 H ( ( )T 0 V T p
U U (T )
H H (T )
1. 热力学第一定律及其应用
1.4 热容 1.4.1 热容 均相、组成不变且只做体积功的封闭体系， 温度升高1K所吸收的热称为热容，用符号C表 示。热容的单位为J· -1。热容是广度性质。 K
(1) 平均热容
(2) 真热容
Q C T2 T1
C
Q
dT
W3 p (V V1 ) p (V V ) p2 (V2 V )
' ''
所作的功等于3次分步膨胀过程所作功的加和。
1. 热力学第一定律及其应用
多次恒外压膨胀过程与功
可见，外压差距越小，膨胀次数越多，做的功也越多。
1. 热力学第一定律及其应用
4. 外压与体系的压力差为dp的膨胀过程 （近似可逆膨胀过程）
ΔrHm,2= 2ΔrHm,1
对同一化学反应，ΔrHm和反应进度均与化学 反应计量方程式写法有关。
1. 热力学第一定律及其应用
1.6.3 热化学反应方程式
表示化学反应与反应热效应的方程式称为热化学反应方程式。 规定：压力为p=100kPa和温度为T的物质状 态为标准态。纯气体则是在p和温度T时并具有理 想气体性质的状态；凝聚体系则是处于p和温度T 时的纯液体或纯固体。 标准态没有规定温度，每个温度都有一个标准态。
2. 可逆过程
体系经过某一过程从状态（1）变到状态（2）之 后，如果能使体系和环境都恢复到原来的状态而未留 下任何永久性的变化，则该过程称为热力学可逆过程。 否则为不可逆过程。
1. 热力学第一定律及其应用
3. 可逆过程的特点
⑴ 整个过程是一连串非常接近于平衡的状态所组成， 完成过程的速度无限缓慢的。 ⑵ 过程每一步都可逆向进行，整个过程也能逆向进 行，经过正逆两过程体系与环境都完全恢复原状。 ⑶ 等温膨胀时体系作最大功；等温压缩时环境对 体系作最小功。
r H rU pV g
r H rU n g RT
——（ng=∑ng,生成物-∑ng,反应物）
Q p Qv n g RT
（1.6.1）
1. 热力学第一定律及其应用
1.6.2 反应进度
——反应进度是用来表示反应进行程度的状态参变量。
对于任意化学反应
一般298.15 K时的标准态数据有表可查。
1. 热力学第一定律及其应用
一个化学反应的标准摩尔反应焓其符号 为 r H m (T ) ，单位为kJ· -1。 mol
焓的变化 反应物和生成物都处于 标准态
r H m (298 .15 K )
反应
反应温度
反应进度为1 mol
1. 热力学第一定律及其应用
H n C p ,m dT
适用条件：等压、只作体积功、均相、组成不变的封闭体系
C p ,m a bT cT 2
或
（1.4.8） C p ,m a'b' T 1 c' T 2 式中a，b，c；a’，b’，c’,... 是经验常数，由各种
物质本身的特性决定，可从热力学数据表中查找。
⑷ 可逆过程为一理想过程，实际过程只能无限趋近 于它，但绝对达不到。
1. 热力学第一定律及其应用
例1：1 mol H2由101325 Pa，298 K分别经下列 不同的途径恒温变化到终态压力为50663 Pa，求 此过程中体系与环境的交换功。 1、向真空膨胀至终态； 2、反抗P外=50.663 kPa的恒定压力膨胀至终态； 3、反抗P’=75.994 kPa的恒定压力之一中间平衡 态，然后再反抗P外=50.663 kPa的恒定压力膨胀 至终态。
若反应是在恒温恒容条件下进行
恒容热效应
QV =ΔU
若反应是在恒温恒压条件下进行
因 为
恒压热效应
QP=ΔH
ΔH=ΔU+Δ(pV)
若将反应体系中的气体视为理想气体，凝 聚态对Δ(pV)值的贡献忽略不计，则有
1. 热力学第一定律及其应用
r H rU p2V2 p1V1 g
r H rU n2 RT n1RT g
W2 p外 dV p 2 (V2 V1 )
V1 V2
1. 热力学第一定律及其应用
恒外压膨胀过程与功
1. 热力学第一定律及其应用
3. 多次恒外压膨胀过程 （设分三步恒外压膨胀）
(1)克服外压为 p ' ，体积从V1 膨胀到V ' ；
(2)克服外压为 p "，体积从V ' 膨胀到V " ； (3)克服外压为 p2 ，体积从V " 膨胀到V2 。
W4 p外 dV ( p dp)dV ( p dp)dV
V2 V1 V1 V1 V2 V2
pdV dpdV
V1 V1
V2
V2
忽略二阶无穷小量dpdV
W4 pdV
V1
V2
1. 热力学第一定律及其应用
对于理想气体
W4
V2
1. 热力学第一定律及其应用
1.5 功与过程 1.5.1 膨胀过程与功 设在定温下，一定 量理想气体在活塞筒中 克服外压 p外，经4种不同 途径，体积从V1膨胀到 V2所作的功。
1. 热力学第一定律及其应用
1. 自由膨胀过程 （向真空膨胀，p外＝0）
W1 p外 dV 0
2. 一次恒外压膨胀过程 （p外＝p2=常数）
1. 热力学第一定律及其应用
(3) 实验结果 1）水浴温度没有变化， 2）体系没有对外做功， Q=0 W=0
根据热力学第一定律得该过程的
U 0
实验证明： 当左边的气体压力越低，实验温 度越高时结论越正确。 p0，气体理想气体。 U U 又因为 dU ( )V dT ( )T dV T V 现dT=0，dU=0，而dV≠0
写成通式
n B ( ) n B (0)
（1.6.2）
——反应进度的定义式 说 明： (1) B为参加反应的任一组分的计量系数，对产物B为正， 对反应物B为负。 (2) 的量纲为mol，且总是正值。 (3) 当反应按所给反应方程式的计量系数比进行一个单 位的化学反应时，反应进度=1mol。 (4) 的取值范围由体系中起始物质的量与计量系数比 值最小的那个反应物决定。
判断下列说法是否存在问题：
（1）只有在等压过程中才有焓的概念；
（2）体系的焓等于体系所含的热量；
（3）体系的焓等于体系在恒压过程中吸收热量；
（4）体系的焓变化等于体系在恒压过程中吸收热量。
1. 热力学第一定律及其应用
1.3.4 焦耳盖吕萨克实验
(1) 实验 盖吕萨克 在1807年，焦 耳在1843年分 别做了如下实 验：
dD eE gG hH
t=0，=0 nD(0) nE(0) nG(0) nH(0)
t= t，=
nD
nE
nG
nH
n D n D ( 0 ) n E n E ( 0 ) nG nG ( 0 ) n H n H ( 0 ) d e g h
1. 热力学第一定律及其应用
CV ,m U m 1 QV ( )V n dT T
T2 T1
U n CV ,m dT
适用条件：等容、只作体积功、均相、组成不变的封闭体系
1. 热力学第一定律及其应用
(2) 摩尔恒压热容
C p ,m H m 1 Q p ( )p n dT T
T2 T1
（1.4.6） （1.4.7）
V1
V1 nRT dV nRT ln V V2
这种过程近似地可看作可逆过程，体系对环境所 作的功最大（绝对值最大）。
1. 热力学第一定律及其应用
压缩过程也可用类似于膨胀过程的处理方法进行
膨胀过 程与功
压缩过 程与功
1. 热力学第一定律及其应用
总结：
从以上的膨胀与压缩过程看出，功与变化的途 径有关。虽然始终态相同，但途径不同，所作的功 也大不相同。显然，可逆膨胀过程中体系对环境作 最大功；可逆压缩过程中，环境对体系作最小功。
1. 热力学第一定律及其应用
对单原子理想气体
CV ,m 3 R 2
5 R 2
C p ,m
5 R 2
7 R 2
对双原子分子或线性多原子分子
CV ,m C p ,m
对于凝聚体系（固体或液体），一般认为
C p ,m CV ,m 0
1. 热力学第一定律及其应用
例1 将2molN2 （g）自25℃加热到100℃，若经（1） 恒容加热；（2）恒压加热。分别求两过程的△U、 △H 、Q和W。N2（g）可视作理想气体。
1. 热力学第一定律及其应用
1.3.3 相变焓
体系中的物质从一个相转移至另一个相 的过程称为相变化过程。
常见的相变化过程有蒸发、冷凝、熔化、 凝固等。 在恒温和该温度的平衡压力下且W’=0时， 相变过程所伴随的热效应为相变焓或相变热。 以符号Δ相变H（T）表示。
1. 热力学第一定律及其应用
思考题：
定义: （ H—焓）
H U pV
（1.3.2）
1. 热力学第一定律及其应用
则 注意：
Q p H 2 H1 H (dp 0，W ' 0)