物理化学电子教案—第十三章PPT课件
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兰州大学物理化学课件 第十三章 胶体分散体系
§1.分散体系
一.定义: 把一种或几种物质分散在另一种物质中就构成分散体系 其中，被分散的物质称为分散相（dispersed 另一种物质称为分散 介质（dispersing medium) 例如：云，牛奶，珍珠 phase）
二.分类:
分散体系通常有三种分类方法：
分子分散体系 胶体分散体系 粗分散体系 液溶胶 固溶胶 气溶胶
转速约每分钟1万∼2万 转
A为空心转轴，与C盘相 连，向一个方向旋转， B盘向另一方向旋转 分散相、分散介质和稳 定剂从空心轴A处加入， 从C盘与B盘的狭缝中飞 出，用两盘之间的应切 力将固体粉碎，可得 1000 nm左右的粒子
(2)胶溶法
胶溶法又称解胶法，仅仅是将新鲜的凝聚胶 粒重新分散在介质中形成溶胶，并加入适当的 稳定剂
Einstein认为，溶胶粒子的Brown运动与分子运动类 似，平均动能为3/2kT。并假设粒子是球形的，运用分子 运动论的一些基本概念和公式，得到Brown运动的公式为：
在观察时间t 内粒子沿x轴 方向的平均位 移 介质的 粘度
1 2
RT t x L 3r
胶粒的半径
这个公式把粒子的位移与粒子的大小、介质粘度、 温度以及观察时间等联系起来
(3)电弧法 电弧法主要用于制备金、银、铂等金属溶胶。制备 过程包括先分散后凝聚两个过程
将金属做成两个电极， 浸在水中，盛水的盘子放 在冷浴中。在水中加入少 量NaOH 作为稳定剂 制备时在两电极上施加 100V 左右的直流电，调 节电极之间的距离，使之 发生电火花，这时表面金 属蒸发，是分散过程，接 着金属蒸气立即被水冷却 而凝聚为胶粒
一.定义: 把一种或几种物质分散在另一种物质中就构成分散体系 其中，被分散的物质称为分散相（dispersed 另一种物质称为分散 介质（dispersing medium) 例如：云，牛奶，珍珠 phase）
二.分类:
分散体系通常有三种分类方法：
分子分散体系 胶体分散体系 粗分散体系 液溶胶 固溶胶 气溶胶
转速约每分钟1万∼2万 转
A为空心转轴，与C盘相 连，向一个方向旋转， B盘向另一方向旋转 分散相、分散介质和稳 定剂从空心轴A处加入， 从C盘与B盘的狭缝中飞 出，用两盘之间的应切 力将固体粉碎，可得 1000 nm左右的粒子
(2)胶溶法
胶溶法又称解胶法，仅仅是将新鲜的凝聚胶 粒重新分散在介质中形成溶胶，并加入适当的 稳定剂
Einstein认为，溶胶粒子的Brown运动与分子运动类 似，平均动能为3/2kT。并假设粒子是球形的，运用分子 运动论的一些基本概念和公式，得到Brown运动的公式为：
在观察时间t 内粒子沿x轴 方向的平均位 移 介质的 粘度
1 2
RT t x L 3r
胶粒的半径
这个公式把粒子的位移与粒子的大小、介质粘度、 温度以及观察时间等联系起来
(3)电弧法 电弧法主要用于制备金、银、铂等金属溶胶。制备 过程包括先分散后凝聚两个过程
将金属做成两个电极， 浸在水中，盛水的盘子放 在冷浴中。在水中加入少 量NaOH 作为稳定剂 制备时在两电极上施加 100V 左右的直流电，调 节电极之间的距离，使之 发生电火花，这时表面金 属蒸发，是分散过程，接 着金属蒸气立即被水冷却 而凝聚为胶粒
物理化学下
3、电化学理论 强电解质理论、电离学说、电极过程动力学
第八章 电解质溶液
有关电解质溶液理论主要包括： 离子互吸、离子的水合及缔合、电导、电离等内容。
主要掌握的基本概念： 离子迁移数、电导、电解质的平均活度、平均活度因子、
离子强度等。 主要理解：
电解质溶液离子在电极间的迁移现象； 电解质溶液离子之间的相互作用和影响。
§ 8. 3. 4 电导测定的应用*
1）检验水的纯度 普通蒸馏水 重蒸馏水 去离子水 电导水 理论计算纯水
κ= 1×10-3 S•m-1 κ< 1×10-4 S•m-1 κ< 1×10-4 S•m-1 κ< 1×10-4 S•m-1 κ= 5.5×10-6 S•m-1
2) 计算弱电解质的电离度和离解常数 无限稀释摩尔电导率；
原电池
化学能
电能
电解池
溶液的导电性 ——— 第八章内容；
电极电势的产生 —— 第九章内容；
外加电动势与可逆的偏差——第十章内容
电化学在科学研究和国民经济中的重要作用
1、电化学测试 pH、电导、离子选择电极（直接测定离子浓度） 、 电位滴定、 电导滴定、极谱分析、库仑分析、电化学传感器
2、电化学工业 电解（冶炼、精炼）、电镀、化学电源（燃料电池、锂离子电池） 电催化、电合成反应
为 1.499×10-2、2.487 ×10-2 和 1.265 ×10-2 S • m2 • mol-1，求 NH4OH 的 无限稀释摩尔电导率。
第八章 电解质溶液
有关电解质溶液理论主要包括： 离子互吸、离子的水合及缔合、电导、电离等内容。
主要掌握的基本概念： 离子迁移数、电导、电解质的平均活度、平均活度因子、
离子强度等。 主要理解：
电解质溶液离子在电极间的迁移现象； 电解质溶液离子之间的相互作用和影响。
§ 8. 3. 4 电导测定的应用*
1）检验水的纯度 普通蒸馏水 重蒸馏水 去离子水 电导水 理论计算纯水
κ= 1×10-3 S•m-1 κ< 1×10-4 S•m-1 κ< 1×10-4 S•m-1 κ< 1×10-4 S•m-1 κ= 5.5×10-6 S•m-1
2) 计算弱电解质的电离度和离解常数 无限稀释摩尔电导率；
原电池
化学能
电能
电解池
溶液的导电性 ——— 第八章内容；
电极电势的产生 —— 第九章内容；
外加电动势与可逆的偏差——第十章内容
电化学在科学研究和国民经济中的重要作用
1、电化学测试 pH、电导、离子选择电极（直接测定离子浓度） 、 电位滴定、 电导滴定、极谱分析、库仑分析、电化学传感器
2、电化学工业 电解（冶炼、精炼）、电镀、化学电源（燃料电池、锂离子电池） 电催化、电合成反应
为 1.499×10-2、2.487 ×10-2 和 1.265 ×10-2 S • m2 • mol-1，求 NH4OH 的 无限稀释摩尔电导率。
物理化学-清华大学课件.ppt
➢ 理想气体的定义及方程的用途 定义：在任意温度和压力下都严格服从 理想气体状态方程的气体
用途：对于一定量的理想气体，pVT中有一个 不独立。所以p可叙述为：将物质的量 为n的理想气体置于一个温度为 T体积 为V的容器中，气体所具有的压力。
➢ 理想气体的微观模型： (1) 分子是几何点
(2) 无分子间力
(2) 宏观方法 (3) 无涉及时间因素 ➢ 本章目的： (1) 能量转换规律 (2) 物化学习方法
§2－1 基本概念 (Important concepts)
一、系统和环境 (System and surroundings) ➢ 定义：系统——研究对象(也称体系) 环境——与系统有相互作用的外界
➢ 定义：热量是由于温度不同而在系统 与环境之间传递的能量，Q；
功是除热以外，在系统与环境 之间所传递的能量，W。
➢ 符号：系统吸热，Q > 0；系统放热，Q < 0
系统做功，W > 0；环境做功，W < 0
Q是系统吸收的热量
➢ Q和W是过程量：
W是系统做的功
状态函数（只取决于初末状态） 热力学物理量
➢ 按过程本身的特点，分为多种多样。 物化感兴趣的几种典型过程为：
等温过程：T1＝T2＝T环＝const（常数） 等压过程：Yp1＝p2＝p外＝const. 等容过程：V＝const. 绝热过程：系统和环境无热交换 循环过程：变化为0
物理化学PPT课件
20
任务 （解决的问题） (1) 化学变化的方向和限度问题 (2) 化学反应的速率和机理问题 (3) 物质的性质与其结构之间的关系问题
21
主要内容： 化学热力学——反应的方向与限度 电化学——化学能与电能相互转化的规律 化学动力学——反应的速率与机理 表面化学——发生在气液固界面上的现象 胶体化学——不同胶体体系的性质与应用
22
二、物理化学的研究方法
归纳(induction)和演绎(deduction)方法， 采用微观和宏观的观点对化学系统进行研究。 由直观的现象提出抽象假定→严格推理 →结论→事实检验→上升理论。 “大胆假设,小心求证” “实践、认识、再实践、再认识”
23
最基本的理论方法： 1．热力学的方法 2．统计力学的方法（微观的方法） 3．物质结构的方法（量子力学的方法）
14
➢
如
何
提
高
果
汁
饮
料
的
稳
定
性
稳定性差
稳定性好
？
出现沉淀(分层)
未沉淀
15
喜之郎
果冻
85%水
Leabharlann Baidu
¥3.00/200克 不到 1% 胶凝剂
¥3.00/500 ml
16
现代化工生产过程中，提纯方法: 溶解 重结晶 精馏 萃取 柱交换 膜分离等等
任务 （解决的问题） (1) 化学变化的方向和限度问题 (2) 化学反应的速率和机理问题 (3) 物质的性质与其结构之间的关系问题
21
主要内容： 化学热力学——反应的方向与限度 电化学——化学能与电能相互转化的规律 化学动力学——反应的速率与机理 表面化学——发生在气液固界面上的现象 胶体化学——不同胶体体系的性质与应用
22
二、物理化学的研究方法
归纳(induction)和演绎(deduction)方法， 采用微观和宏观的观点对化学系统进行研究。 由直观的现象提出抽象假定→严格推理 →结论→事实检验→上升理论。 “大胆假设,小心求证” “实践、认识、再实践、再认识”
23
最基本的理论方法： 1．热力学的方法 2．统计力学的方法（微观的方法） 3．物质结构的方法（量子力学的方法）
14
➢
如
何
提
高
果
汁
饮
料
的
稳
定
性
稳定性差
稳定性好
？
出现沉淀(分层)
未沉淀
15
喜之郎
果冻
85%水
Leabharlann Baidu
¥3.00/200克 不到 1% 胶凝剂
¥3.00/500 ml
16
现代化工生产过程中，提纯方法: 溶解 重结晶 精馏 萃取 柱交换 膜分离等等
傅献彩第五版物理化学ppt课件第13章表面物理化学
反之，则液体1不能在液
2,g
1,g
1
2
体2上铺展
1,2
§13.4 液-液界面的性质
单分子表面膜—不溶性的表面膜
两亲分子具有表面活性，溶解在水中的两亲分子可以在界 面上自动相对集中而形成定向的吸附层（亲水的一端在水层） 并降低水的表面张力。
p ''
毛细管现象
p0
毛细管内液 M
柱上升（或下降）
的高度可近似用
H2O
如下的方法计算
p
ps
2
R'
gh
2
1 g 当 1 g
h
1
R' 1 g
曲率半径R'与毛细管半径R的关系 R´ R
cos
2 cos
h
Rl g
N Hg
§13.2 弯曲表面上的附加压力和蒸气压
Young-Laplace 公式
§13.1 表面张力及表面Gibbs自由能
表面张力
从液膜自动收缩的实验，可以说明液体表面的最基本的 特性是趋向于收缩。
由于表面层分子的受力不均衡，液滴趋向于呈球形，
水银珠和荷叶上的水珠也收缩为球形。
F 2 l l 是滑动边的长度，因膜有两个面，所
以边界总长度为2l， 就是作用于单位边
界上的表面张力。
表明液滴越小，蒸气压越大
2,g
1,g
1
2
体2上铺展
1,2
§13.4 液-液界面的性质
单分子表面膜—不溶性的表面膜
两亲分子具有表面活性，溶解在水中的两亲分子可以在界 面上自动相对集中而形成定向的吸附层（亲水的一端在水层） 并降低水的表面张力。
p ''
毛细管现象
p0
毛细管内液 M
柱上升（或下降）
的高度可近似用
H2O
如下的方法计算
p
ps
2
R'
gh
2
1 g 当 1 g
h
1
R' 1 g
曲率半径R'与毛细管半径R的关系 R´ R
cos
2 cos
h
Rl g
N Hg
§13.2 弯曲表面上的附加压力和蒸气压
Young-Laplace 公式
§13.1 表面张力及表面Gibbs自由能
表面张力
从液膜自动收缩的实验，可以说明液体表面的最基本的 特性是趋向于收缩。
由于表面层分子的受力不均衡，液滴趋向于呈球形，
水银珠和荷叶上的水珠也收缩为球形。
F 2 l l 是滑动边的长度，因膜有两个面，所
以边界总长度为2l， 就是作用于单位边
界上的表面张力。
表明液滴越小，蒸气压越大
大学物理化学经典傅献彩ppt课件
或
2A 完整g最(新s)ppt2H C l(a)
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从化学反应设计电池(1)
Zn(s)+H2SO4(aq)→H2(p)+ZnSO4(aq)
Zn(s) | ZnSO4 (aq)|| H2SO4 (aq)| H2(p) | Pt 验证：
( ) Z n (s) Z n 2 + (a Z n 2 +) 2 e
E<0
E 0.2224V
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30
§9.4 可逆电池的热力学
Nernst 方程 从标准电动势E求反应的平衡常数
由电动势E及其温度系数求反应
的 rHm 和 rSm
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31
Nernst 方程 P t| H 2 ( p 1 )| H C l ( a ) | C l2 ( p 2 ) | P t
而标准电池电动势只与镉汞
齐的活度有关，所以也有定值。
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19
RT
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20
标准电池的电动势与温度的关系
E (T )/V 1 .0 1 84 5 4 .0 5 1 0 5 K T 2 9 3 .1 5
9.5107K T293.152
1108K T 293.153
通常要把标准电池恒温、恒湿存放，使电动势稳定。
计4. 要注明温度，不注明就是298.15 K；要注明物态；
2024版傅献彩物理化学电子教案课件
01绪论
Chapter
物理化学概述
物理化学的定义
01
物理化学的研究范围
02
物理化学在化学科学中的地位
03
物理化学的研究对象与任务
研究对象研究任务
实验方法
通过实验手段观测和记录物质的物理现象和化学变化，获取实验
数据。理论方法
运用数学、物理学等理论工具对实验数据进行处理和分析，揭示
物质的基本规律。计算方法
利用计算机模拟和计算等方法，对物质的性质、结构和变化规律
进行预测和研究。
物理化学的研究方法
03
02
01
物理化学的学习方法与要求
学习方法
学习要求
02热力学基础
Chapter
热力学基本概念与术语
热力学系统
状态与状态函数
过程与途径
热力学平衡态
热力学第一定律
能量守恒定律
能量不能创造也不能消灭，只能从一种形式转化为另一种形式。
热力学能
系统内能的变化等于传入系统的热量与外界对系统做功之和。
焓
定义为系统的热力学能与体积的乘积，用于描述等压过程中的能
量变化。
热力学第二定律
热力学第二定律表述
热力学温标熵增原理
热力学函数与基本方程热力学函数
热力学基本方程
麦克斯韦关系式
热力学在化学中的应用化学反应的热效应
化学平衡
相平衡
03化学动力学基础
Chapter
化学反应速率的概念与表示方法化学反应速率
表示方法
摩尔浓度变化率、质量浓度变化率、气
体分压变化率等
化学反应速率理论简介
碰撞理论
过渡态理论
01
02
03
04
浓度越高，反应速率越快。
反应物浓度
温度越高，反应速率
越快。
温度
催化剂可以降低反应的活化能，从而加快反应速率。
催化剂
对于有气体参与的反应，压力的变化会影响反应速率。
压力
影响化学反应速率的因素
复杂反应动力学简介
平行反应
物理化学第十三章表面物理化学
气泡：
ps
2
R
___球面条件下的杨-拉普拉斯公式 。 小结：
(1) 液滴半径越小，其所受的附加压力越大，且R’＞0 (曲率中心在液体内部)时，ps＞0，表明ps指向液体内部。
(2) 若液面呈凹形，其R’＜0 (曲率中心在液体外部)， 则ps＜0，表明ps与外压p0方向相反而指向液体外部。
(3)若液面为平面，则R’→∞，其ps→0，即水 平液面时无附加压力存在。
可见达到nm级的超细微粒(纳米粒子)具有巨大的 比表面积，因而具有许多独特的表面效应，纳米颗粒已 成为新材料和多相催化方面的研究热点。
13-1 表面张力及表面吉布斯自由能
一、表面张力、表面功及表面吉布斯函数 （1）界面现象
液体及其 蒸气组成 的表面。
表面层分子、 内部分子所处 的力场不同。
➢表面层的分子受到指向物体内部并垂 直于表面的作用力，使物体表面有自动 缩小的趋势。若将内部分子移至表面， 必须对所移动的分子施加外力（做功）。
对于凸面：表面张力的合力方向是指 向液体内部；则P内=P外+Ps
对于凹面：表面张力的合力方向是指 向液体内部；则P内=P外-Ps
故：对于凸面：附加压力Ps = P内- P外 对于凹面：附加压力Ps = P外- P内
附加压力产生的原因：表面张力的存在。
二、附加压力的计算
对于曲率半径为R´的小液滴或液体中的小
第13章 土壤污染与防治PPT课件
第二节 土壤污染物的来源及危害
一、无机污染物 1、镉 （Cd）
含量：土壤中 0.01～0.70 mg/kg， 平均 0.097mg/kg.
来源：冶炼厂 电镀厂 电池 、磷肥 等
毒性：积蓄性，潜伏10-30年，影 响植物对磷钾的吸收。
污染实例：日本的镉米事件。
病症： 痛痛病。
2、铬（Cr）
含量：我国土壤小于80 mg/kg. 一 般为50～60 mg/kg。
毒性：>50mg/kg时植物中毒。抑 制光合作用，失绿症。
污染实例：某电镀厂
7、砷（As） 含量：0-195mg/kg, 平均9.36mg/kg.
污染源：有色金属开采和冶炼、土法炼砷、 含砷农药、磷肥、煤。
毒性：低浓度有刺激作用；高浓度茎叶 受害；皮肤癌。
污染实例：. 砷污染饮水引起砷中毒报告.caj
Cso=M(Ci-Cbi)
表13-2 我国主土壤重金属临界含量
（mg/kg）
土壤 元素 Cd
Pb
As
Ca
黑土
1.42
530
42
298
厌钙土 2.30
300
25
110
黄棕壤 0.30
586
51
99
砖红壤 0.63
243
45
80
赤红壤 0.46
287
物理化学全册电子教案
的性能优劣。
电池应用领域
电池广泛应用于日常生活、工业 生产、交通运输、航空航天等领 域，如手机、笔记本电脑、电动
汽车等。
电池发展趋势
随着科技的不断进步，电池技术 也在不断发展，未来电池将具有 更高的能量密度、更快的充电速 度、更长的使用寿命和更环保等
特点。
PART 05
表面现象与胶体化学
REPORTING
熵的概念 表示系统无序程度的物理量，熵增加原理是热力学第二定 律的数学表达式。
热力学第二定律的意义 揭示了自然界中宏观过程的方向性，如热传导、气体扩散 等不可逆过程。同时，也为提高能源利用效率和环境保护 提供了理论指导。
PART 03
化学动力学基础
REPORTING
化学反应速率与反应机理
01
02
物理化学全册电子教 案
REPORTING
• 课程介绍与教学目标 • 热力学基础 • 化学动力学基础 • 电化学与电池技术 • 表面现象与胶体化学 • 物质结构与性质关系探讨 • 总结回顾与拓展延伸
目录
PART 01
课程介绍与教学目标
REPORTING
物理化学课程简介
01
物理化学的定义与研究对象
绿色化学与可持续发展
讨论绿色化学原则、绿色合成方 法以及如何实现化学工业的可持 续发展。
THANKS
感谢观看
电池应用领域
电池广泛应用于日常生活、工业 生产、交通运输、航空航天等领 域，如手机、笔记本电脑、电动
汽车等。
电池发展趋势
随着科技的不断进步，电池技术 也在不断发展，未来电池将具有 更高的能量密度、更快的充电速 度、更长的使用寿命和更环保等
特点。
PART 05
表面现象与胶体化学
REPORTING
熵的概念 表示系统无序程度的物理量，熵增加原理是热力学第二定 律的数学表达式。
热力学第二定律的意义 揭示了自然界中宏观过程的方向性，如热传导、气体扩散 等不可逆过程。同时，也为提高能源利用效率和环境保护 提供了理论指导。
PART 03
化学动力学基础
REPORTING
化学反应速率与反应机理
01
02
物理化学全册电子教 案
REPORTING
• 课程介绍与教学目标 • 热力学基础 • 化学动力学基础 • 电化学与电池技术 • 表面现象与胶体化学 • 物质结构与性质关系探讨 • 总结回顾与拓展延伸
目录
PART 01
课程介绍与教学目标
REPORTING
物理化学课程简介
01
物理化学的定义与研究对象
绿色化学与可持续发展
讨论绿色化学原则、绿色合成方 法以及如何实现化学工业的可持 续发展。
THANKS
感谢观看
物理化学PPT课件
13.02.2021
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4
绪论
§0.1 物理化学的建立与发展 §0.2 物理化学的目的与内容 §0.3 物理化学的研究方法 §0.4 物理化学课程的学习方法
13.02.2021
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§0.1 物理化学的建立与发展
18世纪开始萌芽：
从“燃素说”到“
能量守恒及其转化定律
”。 俄国科学家罗蒙诺
索夫(1711－1765)最
13.02.2021
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§0.2 物理化学的目的和内容
印永嘉教授说： ❖ “无机化学是化学的四肢，有机化学是化学的 驱体，分析化学是化学的眼睛，而物理化学是 化学的灵魂” 。 ❖ “没有物理化学知识的人，不能说懂得化学”。
例如：
学习无机化学时，元素周期律起很大作用，但
只有在学习了物质结构之后，才能对周期律的本质
检查自己对课程内容的掌握程度。
13.02.2021
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§0.4 物理化学课程的学习方法
2、处理好三个关系 学习物理化学应该重点协调并处理好：宏
观与微观、定性与定量、理论模型与真实结构 等三个“双结合”关系。
3、两个并重
理论课（包括演算习题）与实验课（包括 实验报告）两者不可偏废，乃课程体系之两翼， 必互动促进矣！
连理工大学出版社，2004。 3、《物理化学》（上、中、下）（第四版），胡英主编，
物理化学ppt课件
相图分析
相图表示不同物质在不同温度和 压力下的相态，通过分析相图可 以判断物质的稳定性和变化趋势 。
化学反应的平衡移动与调控
平衡移动
当条件变化时，化学反应的平衡状态会被打破，各组分浓度发生变化，反应重新 达到平衡状态。
平衡移动的调控
通过改变反应条件（如温度、压力、浓度等），可以调控化学反应的平衡移动方 向，从而实现目标产物的合成与分离。
水质污染与治理
水质污染概述
01
水质污染是指人类活动向水体中排放大量污染物，导致水质恶
化，对人类健康和生态环境造成危害的现象。
主要污染物
02
水体中的主要污染物包括重金属、有机物、氨氮等，这些污染
物会对人体健康和环境产生严重影响。
治理措施
03
针对水质污染，采取了多种治理措施，包括加强水源地保护、
推进污水治理、控制农业和工业污染等。
03
化学平衡与相平衡
化学平衡条件与平衡常数
化学反应的平衡条件
当化学反应达到平衡状态时，正逆反 应速率相等，各组分浓度保持不变。
平衡常数
平衡常数表示在一定条件下，可逆反 应达到平衡状态时，生成物浓度系数 次幂的乘积与反应物浓度系数次幂的 乘积的比值。
相平衡条件与相图分析
相平衡条件
相平衡是指在一定温度和压力下 ，物质以不同相态（固态、液态 、气态）存在的平衡状态。
相图表示不同物质在不同温度和 压力下的相态，通过分析相图可 以判断物质的稳定性和变化趋势 。
化学反应的平衡移动与调控
平衡移动
当条件变化时，化学反应的平衡状态会被打破，各组分浓度发生变化，反应重新 达到平衡状态。
平衡移动的调控
通过改变反应条件（如温度、压力、浓度等），可以调控化学反应的平衡移动方 向，从而实现目标产物的合成与分离。
水质污染与治理
水质污染概述
01
水质污染是指人类活动向水体中排放大量污染物，导致水质恶
化，对人类健康和生态环境造成危害的现象。
主要污染物
02
水体中的主要污染物包括重金属、有机物、氨氮等，这些污染
物会对人体健康和环境产生严重影响。
治理措施
03
针对水质污染，采取了多种治理措施，包括加强水源地保护、
推进污水治理、控制农业和工业污染等。
03
化学平衡与相平衡
化学平衡条件与平衡常数
化学反应的平衡条件
当化学反应达到平衡状态时，正逆反 应速率相等，各组分浓度保持不变。
平衡常数
平衡常数表示在一定条件下，可逆反 应达到平衡状态时，生成物浓度系数 次幂的乘积与反应物浓度系数次幂的 乘积的比值。
相平衡条件与相图分析
相平衡条件
相平衡是指在一定温度和压力下 ，物质以不同相态（固态、液态 、气态）存在的平衡状态。
物理化学幻灯片PPT课件
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迈克尔·法拉第（Michael Faraday，1791日－1867），英 国物理学家，在电磁学及电化学 领域做出许多重要贡献，其中主 要的贡献为电磁感应、抗磁性、 电解。
科学家的故事
1791年9月22日，迈克尔·法拉第降生在英国萨里郡纽囚 顿一个贫苦的铁匠家庭。
为了解决全家的温饱，老法拉第带着5岁的小法拉第迁到 伦敦，希望改变贫穷的命运，不幸的是在小法拉九岁那年夺 取了老法拉第的生命。迫于生计，幼小的法拉第承担起生活 重担，去一家文具店充当学徒。四年以后，13岁的法拉第又 到书店学徒。起初负责送报，后来充当图书装订工。
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化学热力学
热力学与化学结合，应用了热力学的概念和原理，对溶液的依数性性质进行理论分析，建立起非电解 质稀溶液理论
18世纪华生和布拉格登注意到盐溶于水会降低水的凝固点 19世纪中纪巴布和马尔纳注意到相对蒸气压降低与温度无关 1886年到1890年拉乌尔发现溶液蒸气压降低值等于溶液溶质之克分子分数
1854年，德国物理学家克劳修斯给出了热力学第二定律的 数学表达式。
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物理化学的基础
在1780年拉瓦锡和拉普拉斯报道了他们关于热力学的研究后，这方面的研究中断了50年，直到 19世纪60年代，才又开始慢慢发展。
1836年瑞士化学家黑斯
（一个化学过程，无论经过多少阶段，其热效应是相等的）
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视具体制备条件不同，这些粒子又可以聚集 成较大的次级粒子。
通常所制备的溶胶中粒子的大小不是均一的， 是一个多级分散系统。
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14
例如：
F e ( O H ) 3 ( 新 鲜 沉 淀 ) 加 F e C l 3 F e ( O H ) 3 ( 溶 胶 ) A g C l ( 新 鲜 沉 淀 ) 加 A g N O 3 或 K I A g C l ( 溶 胶 )
S n C l 4 水 解 S n O 2 ( 新 鲜 沉 淀 ) 加 K 2 S n ( O H ) 6 S n O 2 ( 溶 胶 )
若沉淀放置时间较长，则沉淀老化就得不到溶胶
.
15
溶胶的净化
在制备溶胶的过程中，常生成一些多余的电解质， 如制备 Fe(OH)3溶胶时生成的HCl。
统，放置后会沉淀或分层。.
5
所谓宏观是指研究对象的尺寸很大，其下限 是人的肉眼可以观察到的最小物体（半径大于1 微米），而上限则是无限的。
所谓微观是指上限为原子、分子，而下限则 是一个无下限的时空。
在宏观世界与微观世界之间，有一个介观世 界，在胶体和表面化学中所涉及的超细微粒，其 大小、尺寸在1nm-100nm之间，基本上归属于介 观领域。
（3）易聚结不稳定性
因为粒子小，比表面大，表面自由能高，是热力学
不稳定系统，有自发降低表面自由能的趋势，即小粒子
会自动聚结成大粒子。
.
8
10.1.1 分散系统的分类
根据胶体系统的性质至少可分为两大类：
2 亲液溶胶
大（高）分子化合物的溶液通常属于亲液溶胶。
它是分子溶液，但其分子的大小已经到达胶 体的范围，因此具有胶体的一些特性（例如：扩 散慢，不透过半透膜，有Tyndall效应等等）
少量电解质可以作为溶胶的稳定剂，但是过多的电 解质存在会使溶胶不稳定，容易聚沉，所以必须除去。
净化的方法主要有渗析法和超过滤法。
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16
溶胶的净化
（1）渗析法
简单渗析 将需要净化的溶胶放 在羊皮纸或动物膀胱等半 透膜制成的容器内，膜外 放纯溶剂。
利用浓差因素，多余的电解质离子不断向膜外渗 透，经常更换溶剂，就可以净化半透膜容器内的溶胶
B. 液-液溶胶 如牛奶，石油原油等乳状液
C. 液-气溶胶 如泡沫
.
10
10.1.1 分散系统的分类
若根据分散相和分散介质的聚集状态进行分类 2. 固溶胶
将固体作为分散介质所形成的溶胶。当分散相为 不同状态时，则形成不同的固溶胶：
A. 固-固溶胶 如有色玻璃，不完全互溶的合金
B. 固-液溶胶 如珍珠，某些宝石
物理化学电子教案— 胶体分散系统
.
1
主要内容
§10.1 概述 §10.2 溶胶的动力和光学性质 §10.3 溶胶的电学性质 §10.4 溶胶的稳定性和聚沉作用 §10.5 大分子溶液 §10.6 Donnan平衡 §10.7 凝胶 §10.8 纳米技术
.
2
重点内容：
1. 溶胶胶团的结构 2. 溶胶的动力，光学和电学性质 3. 溶胶的稳定和聚沉 4. Donnan平衡
C. 固-气溶胶 如泡沫塑料，沸石分子筛
.
11
10.1.1 分散系统的分类
若根据分散相和分散介质的聚集状态进行分类 3. 气溶胶 将气体作为分散介质所形成的溶胶。当分散相
为固体或液体时，形成气-固或气-液溶胶，但没有 气-气溶胶，因为不同的气体混合后是单相均一系 统，不属于胶体范围。
A. 气-固溶胶 如烟，含尘的空气
B. 气-液溶胶 如雾，云
.
12
10.1.2 溶胶的制备与净化
溶胶的制备
制备溶胶必须使分散相粒子的大小落在胶体分 散系统的范围之内，并加入适当的稳定剂。制备方 法大致可分为两类：
（1）分散法 用机械、化学等方法使固体的粒子变小
（2）凝聚法 使分子或离子聚结成胶粒
.
13
溶胶的制备
用这两种方法直接制出的粒子称为原级粒子。
.
3
10.1 概述
分散相和分散介质 把一种或几种物质 分散在另一种物质中就 构成分散体系。
被分散的物质称为分散相 (dispersed phase)，
例如：云，牛奶，珍珠
另一种物质称为分散介质 (dispersing medium)。
.
4
什么是胶体分散系统?
按分散相粒子的大小，通常有三种分散系统
本章主要讨论憎液溶.胶
7
憎液溶胶的特性
（1）特有的分散程度
粒子的大小在1~100 nm之间，因而扩散较慢，不能透过
半透膜，渗透压低但有较强的动力稳定性 和乳光现象。
（2）多相不均匀性
具有纳米级的粒子是由许多离子或分子聚结而成，结
构复杂，有的保持了该难溶盐的原有晶体结构，而且粒子
大小不一，与介质之间有明显的相界面，比表面很大。
.
6
10.1.1 分散系统的分类
根据胶体系统的性质至少可分为两大类： 1 憎液溶胶
简称溶胶，由难溶物分散在分散介质中所形 成，粒子都是由很大数目的分子构成，大小不等
系统具有很大的相界面，很高的表面Gibbs自 由能，很不稳定，极易被破坏而聚沉
聚沉之后往往不能恢复原态，因而是热力学 中的不稳定和不可逆系统。
如将装有溶胶的半透膜容器不断旋转，可以加快
渗析速度。
.
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（1）渗析法 电渗析
溶胶的净化
为了加快渗析速 度，在装有溶胶的半 透膜两侧外加一个电 场，使多余的电解质 离子向相应的电极作 定向移动。
溶剂不断自动更换，
可以提高净化速度
.
18
溶胶的净化
（2）超过滤法
用半透膜作过滤膜，利 用吸滤或加压的方法使胶粒 与含有杂质的介质在压差作 用下迅速分离。
若设法去除大分子溶液的溶剂使它沉淀，重
新再加入溶剂后大分子化合物又可以自动再分散，
因而它是热力学中稳定、可逆的系统。
.
9
10.1.1 分散系统的分类
若根据分散相和分散介质的聚集状态进行分类 1. 液溶胶
将液体作为分散介质所形成的溶胶。当分散 相为不同状态时，则形成不同的液溶胶：
A. 液-固溶胶 如油漆，AgI溶胶
1.分子分散系统 分散相与分散介质以分子或离子形式wenku.baidu.com此混溶，
没有界面，是均匀的单相，分子半径在1 nm 以下 。 2.胶体分散系统 分散相粒子的半径在1 nm~100 nm之间，目测
是均匀的，但实际是多相不均匀系统。也有的将
1nm ~ 1000 nm之间的粒子归入胶体范畴。 3.粗分散系统
当分散相粒子大于1000 nm，目测是混浊不均匀系
通常所制备的溶胶中粒子的大小不是均一的， 是一个多级分散系统。
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例如：
F e ( O H ) 3 ( 新 鲜 沉 淀 ) 加 F e C l 3 F e ( O H ) 3 ( 溶 胶 ) A g C l ( 新 鲜 沉 淀 ) 加 A g N O 3 或 K I A g C l ( 溶 胶 )
S n C l 4 水 解 S n O 2 ( 新 鲜 沉 淀 ) 加 K 2 S n ( O H ) 6 S n O 2 ( 溶 胶 )
若沉淀放置时间较长，则沉淀老化就得不到溶胶
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溶胶的净化
在制备溶胶的过程中，常生成一些多余的电解质， 如制备 Fe(OH)3溶胶时生成的HCl。
统，放置后会沉淀或分层。.
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所谓宏观是指研究对象的尺寸很大，其下限 是人的肉眼可以观察到的最小物体（半径大于1 微米），而上限则是无限的。
所谓微观是指上限为原子、分子，而下限则 是一个无下限的时空。
在宏观世界与微观世界之间，有一个介观世 界，在胶体和表面化学中所涉及的超细微粒，其 大小、尺寸在1nm-100nm之间，基本上归属于介 观领域。
（3）易聚结不稳定性
因为粒子小，比表面大，表面自由能高，是热力学
不稳定系统，有自发降低表面自由能的趋势，即小粒子
会自动聚结成大粒子。
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10.1.1 分散系统的分类
根据胶体系统的性质至少可分为两大类：
2 亲液溶胶
大（高）分子化合物的溶液通常属于亲液溶胶。
它是分子溶液，但其分子的大小已经到达胶 体的范围，因此具有胶体的一些特性（例如：扩 散慢，不透过半透膜，有Tyndall效应等等）
少量电解质可以作为溶胶的稳定剂，但是过多的电 解质存在会使溶胶不稳定，容易聚沉，所以必须除去。
净化的方法主要有渗析法和超过滤法。
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溶胶的净化
（1）渗析法
简单渗析 将需要净化的溶胶放 在羊皮纸或动物膀胱等半 透膜制成的容器内，膜外 放纯溶剂。
利用浓差因素，多余的电解质离子不断向膜外渗 透，经常更换溶剂，就可以净化半透膜容器内的溶胶
B. 液-液溶胶 如牛奶，石油原油等乳状液
C. 液-气溶胶 如泡沫
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10.1.1 分散系统的分类
若根据分散相和分散介质的聚集状态进行分类 2. 固溶胶
将固体作为分散介质所形成的溶胶。当分散相为 不同状态时，则形成不同的固溶胶：
A. 固-固溶胶 如有色玻璃，不完全互溶的合金
B. 固-液溶胶 如珍珠，某些宝石
物理化学电子教案— 胶体分散系统
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主要内容
§10.1 概述 §10.2 溶胶的动力和光学性质 §10.3 溶胶的电学性质 §10.4 溶胶的稳定性和聚沉作用 §10.5 大分子溶液 §10.6 Donnan平衡 §10.7 凝胶 §10.8 纳米技术
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重点内容：
1. 溶胶胶团的结构 2. 溶胶的动力，光学和电学性质 3. 溶胶的稳定和聚沉 4. Donnan平衡
C. 固-气溶胶 如泡沫塑料，沸石分子筛
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10.1.1 分散系统的分类
若根据分散相和分散介质的聚集状态进行分类 3. 气溶胶 将气体作为分散介质所形成的溶胶。当分散相
为固体或液体时，形成气-固或气-液溶胶，但没有 气-气溶胶，因为不同的气体混合后是单相均一系 统，不属于胶体范围。
A. 气-固溶胶 如烟，含尘的空气
B. 气-液溶胶 如雾，云
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10.1.2 溶胶的制备与净化
溶胶的制备
制备溶胶必须使分散相粒子的大小落在胶体分 散系统的范围之内，并加入适当的稳定剂。制备方 法大致可分为两类：
（1）分散法 用机械、化学等方法使固体的粒子变小
（2）凝聚法 使分子或离子聚结成胶粒
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溶胶的制备
用这两种方法直接制出的粒子称为原级粒子。
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10.1 概述
分散相和分散介质 把一种或几种物质 分散在另一种物质中就 构成分散体系。
被分散的物质称为分散相 (dispersed phase)，
例如：云，牛奶，珍珠
另一种物质称为分散介质 (dispersing medium)。
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什么是胶体分散系统?
按分散相粒子的大小，通常有三种分散系统
本章主要讨论憎液溶.胶
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憎液溶胶的特性
（1）特有的分散程度
粒子的大小在1~100 nm之间，因而扩散较慢，不能透过
半透膜，渗透压低但有较强的动力稳定性 和乳光现象。
（2）多相不均匀性
具有纳米级的粒子是由许多离子或分子聚结而成，结
构复杂，有的保持了该难溶盐的原有晶体结构，而且粒子
大小不一，与介质之间有明显的相界面，比表面很大。
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10.1.1 分散系统的分类
根据胶体系统的性质至少可分为两大类： 1 憎液溶胶
简称溶胶，由难溶物分散在分散介质中所形 成，粒子都是由很大数目的分子构成，大小不等
系统具有很大的相界面，很高的表面Gibbs自 由能，很不稳定，极易被破坏而聚沉
聚沉之后往往不能恢复原态，因而是热力学 中的不稳定和不可逆系统。
如将装有溶胶的半透膜容器不断旋转，可以加快
渗析速度。
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（1）渗析法 电渗析
溶胶的净化
为了加快渗析速 度，在装有溶胶的半 透膜两侧外加一个电 场，使多余的电解质 离子向相应的电极作 定向移动。
溶剂不断自动更换，
可以提高净化速度
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溶胶的净化
（2）超过滤法
用半透膜作过滤膜，利 用吸滤或加压的方法使胶粒 与含有杂质的介质在压差作 用下迅速分离。
若设法去除大分子溶液的溶剂使它沉淀，重
新再加入溶剂后大分子化合物又可以自动再分散，
因而它是热力学中稳定、可逆的系统。
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10.1.1 分散系统的分类
若根据分散相和分散介质的聚集状态进行分类 1. 液溶胶
将液体作为分散介质所形成的溶胶。当分散 相为不同状态时，则形成不同的液溶胶：
A. 液-固溶胶 如油漆，AgI溶胶
1.分子分散系统 分散相与分散介质以分子或离子形式wenku.baidu.com此混溶，
没有界面，是均匀的单相，分子半径在1 nm 以下 。 2.胶体分散系统 分散相粒子的半径在1 nm~100 nm之间，目测
是均匀的，但实际是多相不均匀系统。也有的将
1nm ~ 1000 nm之间的粒子归入胶体范畴。 3.粗分散系统
当分散相粒子大于1000 nm，目测是混浊不均匀系