2019年第一章分散体系.pps

无机及化学分析Inorganic & Analytical Chemistry第一章分散体系Dispersed System本章学习要求1、了解分散体系的分类；2、掌握溶液浓度的定义及其相互换算；3、掌握稀溶液的依数性及其计算；4、掌握胶体的特性及胶团结构式的书写；5、掌握溶液的稳定性与凝结。

1.1分散系分类1.分散系的定义由一种或几种物质分散在另一种物质中所形成的体系。

分散质（相）（dispersion phase)被分散的物质分散剂（dispersed medium）起分散作用的物质细小水滴 + 空气→云雾 相 在体系内部物理性质和化学性质完全均匀的部分称为相。

分散系在自然界中广为存在: ▼▼ ▼ 金属化合物 + 岩石→ 矿石 二氧化碳 + 水 →汽水2.分散系的分类1) 按物质的聚集状态分类：分散质分散剂实例气气空气、液气云、雾固气烟、尘气液汽水、泡沫液液牛奶、豆浆、固液泥浆、溶液、气固泡沫塑料、馒头液固珍珠、肉冻、固固合金、有色玻璃2) 按分散质粒子直径大小分类：分散系直径/nm实例特征相系溶液＜1 蔗糖水食盐水最稳定,不沉降、能透过滤纸单胶体1-100血液AgI 溶胶微浑浊半透明或不浑浊透明,有Tyndal尔现象多粗＞100 牛奶泥浆不透明、不稳定不透过滤纸多1.2 溶液1.溶液 (Solutions)物质的量及其单位： 1) 物质的量n ： 表示物质基本单元数目多少的物理量。

2) 单位： mol分散质以小分子、离子或原子为质点均 匀地分散在分散剂中所形成的分散系。

V /)B (n )B (c 一升溶液中所含溶质B 的物质的量2. 溶液浓度的表示方法电子及其它粒子的特定组合。

4) 摩尔质量： M B = m B /n B1) 物质的量浓度 c(B) ① 定义: ② 公式: ③ 单位: mol ·dm -3 (mol ·L -1)系统中组成物质的基本组分,可是分子、原子、离子、 3) 基本单元：一千克溶剂中所含溶质B 的物质的量 2) 质量摩尔浓度 b(B)① 定义: ② 公式:③ 单位: mol ·kg -1 与温度无关。

在极稀的水溶液中④.优点: c (B) ≈ b (B)例1. 500克水中溶解17.1克蔗糖, 求蔗糖溶液的质量摩尔浓度。

解: 11.050034210001.17)(1)()(-⋅=⨯⨯==kgmol kg B n B b某组分的物质的量与全部溶液的物质的量之比 。

BA BB B A AA n n n x n n n x +=+=3) 摩尔分数 x i① 定义: ② 公式:③ 量纲： 14) 质量分数ω用溶质的质量除以溶液的质量表 示浓度称为质量分数，用ω表示。

%100)()()(⨯=液m B m B ω① 定义: ② 公式:5)浓度的相互换算例2. 48%的硫酸溶液的密度为1.38g·ml-1,计算此溶液的（1）物质的量浓度;（2）质量摩尔浓度;（3）摩尔分数；解:()()()13)(76.6981038.1%48%-⋅=⨯⨯=⨯⨯⨯=Lmol L V M ml V B c B ρ(1) ()176.638.1/100100098/48-⋅=⨯==Lmol V n B c0.8510.1552/1848/9848/98B A B =-==+=x x x （3） ()1)()(42.910005298/481000-⋅=⨯=⨯=kgmol W n B b A B （2）1.3.稀溶液的依数性(colligative properties)1. 依数性：只与溶质所含粒子的数目有关，而与溶质的本性无关。

（稀溶液的通性）1)蒸气压下降Decrease of vapor pressure2) 沸点升高Boiling point elevation3) 凝固点下降Freezing point lowering4) 渗透压Osmotic pressure2. 溶液的蒸气压下降1)蒸气压vapor pressure当蒸发速率与凝结速率相等时，液体上方的蒸气所具有的压力称为液体的饱和蒸气压（简称蒸气压）。

pp p -=∆*蒸 发凝 聚2) 溶液的蒸气压下降在一定温度下,溶液的蒸 气压总是低于纯溶剂的 蒸气压，称为溶液的蒸 气压下降。

.Decrease of solution vapor pressure溶液蒸气压下降的原因：A.溶液表面溶剂分子数减少；B.形成溶剂化分子；pT0.1mol·kg -1 0.2mol·kg -1纯水3) Raoult (拉乌尔) 定理在一定温度下，稀溶液的蒸气压与溶液中溶剂的摩尔分数成正比.Ax p p ⋅=*1=+B A x x 对于两组分溶液B B x p p x p p ⋅-=-=**)1(*B x p p p p ⋅=-=∆**)(*)()(B b K m n M P P A B A ⋅=⋅⋅=∆∴ Raoult 定律又可表述为：在一定温度下，难挥发非电解质稀溶液的蒸气压下降,近 似地与溶质B 的质量摩尔浓度成正比,而与 溶质的本性无关。

例3.计算293K 时，17.1g 蔗糖溶于1000 g 水中，溶液的蒸汽压下降值。

解：293K 时，P *(H 2O)=2.33kPa4100.9)(-⨯=B x kPax P P B 3*101.2-⨯==∆或 kPa B b K P 3101.2)(-⨯=⋅=∆M(B)=342g.mol -1★ 只适用于难挥发非电解质的稀溶液3. 溶液的沸点升高 boiling point elevationT b p TT b * P 外 1) 沸点boiling point液体的沸点是该液体的蒸气压等于外界大气压时的温度T b 纯水蔗糖K b 为沸点升高常数 Ebullioscopic constant (1).计算溶液的沸点2) 溶液的沸点升高： 3)沸点升高的应用*(B)b b b b T T T K b ∆=-=溶液的沸点与纯溶剂的沸点之差◆ 它只与溶质的质量摩尔浓度成正比, 而与溶质的本性无关。

例4. 在100克水中溶解4.56克尿素, 计算此溶液的沸点.0.76mol/kg 10060.010004.56(B)=⨯⨯=b 解：bb b T T T ∆+=∴*KT b 39.076.0512.0=⨯=∆K39.37339.0373=+=例5.将0.40g葡萄糖溶于20.0g水中,测得溶液的沸点为100.056 ℃,计算葡萄糖的摩尔质量.解：0.40/M葡萄糖20/1000b葡萄糖=T b = 0.056 = K b·b葡萄糖M葡萄糖= 182.9 g·mol-1(2) 测定难挥发非电解质的摩尔质量4. 溶液的凝固点下降 freezing point lowering 1) 凝固点： freezing pointT fT f pT 液体的蒸气压与固体蒸气压相等， 两相平衡共存时 的温度。

* 纯水 蔗糖 冰(1) 溶液的凝固点： (T f )Kf 为凝固点下降常数.Cryoscopic constant T f =T f*- T f = K f·b(B)溶液的蒸气压与固态纯溶剂的蒸气压平衡时的温度。

(2) 溶液的凝固点下降：纯溶剂的凝固点与溶液凝固点之差◆它只与溶质的质量摩尔浓度成正比,而与溶质的本性无关。

2)沸点升高和凝固点下降的原因：溶液的蒸气压下降。

3)凝固点下降的应用：(1) 解释植物的抗旱性与耐寒性等现象；(2) 计算溶液的凝固点；(3) 测定难挥发非电解质的摩尔质量；解: 1000/20/40.0葡萄糖葡萄糖M b =例6. 将0.40g 葡萄糖溶于20.0g 水中,测得溶液的凝固点为-0.207 ℃,计算葡萄糖 的摩尔质量.()K207.0207.00=--=∆f T 20100040.086.1207.0⨯⨯⨯=∴葡萄糖M 1m ol 179.7g -⋅=葡萄糖M思考题：1. 0℃的水溶液中加入一块冰，有何现象？2. 蒸气压下降，沸点升高，凝固点降低均可用来测分子量，哪一何种方法最好？5.溶液的渗透压osmotic pressure1)渗透现象Osmosis溶剂分子通过半透膜进入溶液的自动扩撒过程。

2)渗透平衡在溶液上方施加一外压P, 使半透膜两边溶剂分子进出的速率相等时，体系所处的状态。

3)渗透压为了维持渗透平衡向溶液所施加的最小外压。

4)产生渗透现象的条件①有半透膜的存在；②膜两边的溶液存在浓度差；113113mol K dm 8.314kPa molK m 8.314Pa ----⋅⋅⋅=⋅⋅⋅=R )()(B b B c ≈稀水溶液中RTB b RT B c )()(≈=π5) Van’t Hoff 定律πV = nRTπ = nRT /V = cRT6) 高渗、低渗、等渗溶液植物的细胞7)渗透压的应用①解释动植物的生命现象.②计算高分子化合物的摩尔质量. 例7. 含有5g·L-1某可溶性多糖的水溶液, 在278 K时渗透压为3.24kPa.求该多糖的摩尔质量。

1B 113B1mol 3568g 278K mol K m 8.314Pa L 5g 3.24kPa----⋅=⨯⋅⋅⨯⋅=M M 解:C0.026L mol 101.43567513 =⨯=⋅⨯==∴--B f f B c K t c ∆故渗透压法测大分子的摩尔质量比凝固 下降法更灵敏。

例8. 293K时葡萄糖(C6H12O6)15g溶于200g 水中求该溶液的蒸汽压、沸点、凝固点和渗透压.已知293K时水的 p*=2333.14Pa。

解:b葡萄糖= n葡萄糖/0.2 =0.417 mol·kg-1n葡萄糖= 15/180=0.0833 moln水=200/18.02=11.10 molx葡萄糖=0.0833/(0.0833+11.10)0.0833/11.10=7.4×10-3p = p*x水= p*(1-x葡萄糖)=2333.14(1-7.5×10-3)=2315.90Pa ΔT b = K b·b(B)=0.512×0.417=0.21K T b =373+0.21=373.21KΔT f = K f·b(B)=1.86×0.417=0.78K T f =273-0.78=272.22Kπ= b(B)RT=0.417×8.314×293=1015.8kPa思考题：1 参天的大树，如何从土壤中获得水份？2 施肥过多，植物会烧死？3 淡水鱼游到海水中能活吗？1.4 胶体溶液colloid1.溶胶的基本特征1)溶胶是多相体系.2)分散度高，比表面大. S0 = A / VL=1cm n=1 S=6cm-2L=0.5cm n=8 S=12cm-2L=0.1cm n=1000 S=60cm-2 L=100nm=10-5cm n=1015 S=6·105cm-2L=1nm =10-7cm n=1021 S=6·107cm-2表面粒子比内部粒子的能量高,高出的那部分能量称为表面能。