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。

2.(理想)气体状态方程式的应用

二、气体分压定律

混合气体的总压等于各组分气体分压之和。数学表达式：P T=P A+P B+P C+…

1. 组分气体分压：组分气体单独占有混合气体的体积时所产生的压力。P A V=n A RT

2. 组分气体分体积：组分气体与混合气体同温同压下所占有的体积。PV A=n A RT

由1、2可推导出玻义耳定律：n、T一定时P A V=PV A

3. 组分气体体积分数：组分气体的体积分数与混合气体的总体积之比——V A/V。

根据阿佛加德罗定律：等温等压下，体积分数=摩尔分数，

即T、P一定时，V A/V=n A/n

根据组分气体分压可知：P A=n A RT /V、P B=n B RT /V ，（n= n A+n B+…）

再根据分压定律P= P A +P B +…=（n A+n B+…）RT/V=nRT/V

所以PV=nRT ，即：混合气体也适合气体状态方程。

三、气体的液化

气体变成液体的过程叫液化或凝聚。

要使气体液化，须降低温度或同时加压。因为降温可降低分子能量，减小液体的饱和蒸汽压；加压可减小气体间的距离使其引力增大。

实验证明，单纯采用降温法可以使气体液化，但单纯加压却不一定能使气体液化，必须首先把温度降低到一定数值才能实现加压液化；而当温度高于该值时，无论怎样加压，也不能使气体液化。

＊在加压下可使气体液化所需的一定（最高）温度称为临界温度（Tc）。

＊在临界温度时，使气体液化所需的最低压强称为临界压强（Pc）。

＊在临界温度和临界压强时，1mol气态物质所占有的体积称为临界体积（Vc）。

熔沸点很低的物质，其临界温度都很低，难以液化．这是因为其分子间引力很小造成的（为非极性分子）；反之则易液化．

当气态物质处于Tc、Pc、Vc状态时，称之为临界状态。

临界状态是一种不稳定的特殊状态。此时，气、液体间的性质差别将消失，其界面也将消失。

§１～3 液体

一、液体的蒸发

1、蒸发过程液体分子和气体分子一样，处于无秩序的运动中，当一个液体分子运动到接近液体表面，而且具有适当运动方向和足够大的能量时，它将挣脱临近分子的引力，逃逸到液面上方的空间，变为蒸汽分子。这就是蒸发过程。

2、饱和蒸气压将一杯液体置于抽成真空的钟罩，液体即开始蒸发，蒸气分子占居液面上方空间，并做无序运动；当蒸气分子与液面撞击时，可能被捕获进入液体（此过程称凝聚）。当凝聚速率等于蒸发速率时，体系达到动态平衡，液面上方单位空间里蒸气分子数不再增多。此时的蒸气为饱和蒸气，所产生的压强即为饱和蒸气压。

在一定温度下，空气中水蒸气的分压与同温度水的饱和蒸气压之比称空气的相对湿度。

3、蒸发热要使液体在恒温恒压下进行蒸发，须从周围环境吸收热量。这种维持液体在恒温恒压下蒸发所必须的能量，称为液体的蒸发热。

不同液体，因其分子间引力不同，蒸发热必不相同；即使同一种液体，在不同温度下（因其平均动能不同），蒸发热也不相同。

在一定温度和压强下，1mol液体的蒸发热蒸称摩尔蒸发热。

蒸发热越大，液体分子间的作用力就越大。

二、液体的沸点

沸点指液体的饱和蒸气压等于外界压强时的温度。在此温度下，汽化在整个液体中进行，称为液体的沸腾。低于此温度，汽化仅限于在液体表面进行——蒸发。

液体的沸点与外界气压密切相关，外压升高，则液体沸点也升高。

§１～4 固体

当从液体中取走能量（如降温）时，分子的平均动能逐渐降低（表现为分子运动速率减慢），一旦温度降低到分子所具有的平均动能不足以克服分子间引力时，那些速率小的分子将聚集在一起逐渐变成固体，此过程称凝固，为放热过程。

固体分为晶体与非晶体（无定型体）。二者主要区别有三条：

1.晶体有固定的几何外型，非晶体无。

2.晶体有固定的熔点，非晶体无（只有一个逐渐软化的温度围）。