2 第二章 物质的状态

气体扩散定律可用于测定气态物质的相对分子质量。
§2.2
固 体
在第八章讲
§2.3 液体与溶液
1. 液体的蒸发与凝固 1)液体的蒸发 (1)蒸发过程及蒸气压
蒸 发 凝 聚
饱和蒸气
饱和蒸气压（简称蒸气压）
液体的蒸气压是液体的特征之一，它 与液体量的多少和在液体上方的蒸气体积 无关，而与液体本性和温度有关。同一温 度下，不同液体有不同的蒸气压；在不同 温度时每种液体的蒸气压也不同。通常把 蒸气压大的叫做易挥发性物质，蒸气压小 的叫做难挥发性物质。
三相点与冰点的区别
2) 溶液的蒸气压下降
同一温度下，溶有难挥发溶质B的溶液中，溶 液的蒸气压总是低于纯溶剂A的蒸气压。 同一温度下，纯溶剂蒸气压力与溶液蒸气压力 之差叫做溶液的蒸气压下降。
溶液蒸气压下降示意图
在一定温度时，难挥发的非电解质稀溶 液的蒸气压等于纯溶剂的蒸气压乘以溶剂在 溶液中的摩尔分数，即
2)液体的凝固 如果将液体温度降低，液体会凝结成 固体，这个过程称为液体的凝固。相反的 过程称熔化。凝固是一种放热过程，熔化 则是吸热过程。
2. 稀溶液的依数性 不同的溶质和溶剂组成的溶液往往有 不同的性质，如颜色、密度、导电性等。 但是溶液有一些性质如蒸气压下降、沸点 升高、凝固点下降以及溶液的渗透压等， 只和溶液中溶质的微粒数有关，它们随溶 质微粒数的改变而改变，与溶质的本性无 关，故又称为溶液的依数性。
作用下，不会从分散剂中分离出来。
因为溶胶粒子的质量较小，其受重力的 作用也较小，溶胶粒子主要受布朗运动的控 制，因此不发生沉淀。 溶胶的聚结稳定性是指溶胶在放置过程中，
不会发生分散质粒子的相互聚结而产生沉淀。
溶胶的聚结稳定性的产生主要是胶粒的 双电层结构和溶剂化膜共同作用的结果。
(2)溶胶聚沉
胶体分散系中的分散质从分散剂中分离 出来的过程称为聚沉 造成溶胶聚沉的因素很多，如溶胶本身 浓度过高，溶胶被长时间加热，以及在溶胶 中加入强电解质等。 ①电解质的聚沉作用及其规律 聚沉值：使溶胶在一定时间内完全聚沉所 需电解质的最小浓度，单位常用mmol· dm－3。 电解质中与胶粒异号电荷离子的价数越高， 对溶胶的聚沉效率就越大。
3. 格拉罕姆气体扩散定律
恒温恒压下气体的扩散速率与其密度的平方根 成反比，有 b ua
ub ＝
a
式中：ua、ub分别表示两种不同气体的扩散速率； ρa、ρb分别表示两种不同气体的密度。 根据理想气体状态方程，在恒温恒压下，气体 的密度与其摩尔质量成正比，则有
Mb ua ＝ ub Ma
式中：Ma、Mb分别表示两种不同气体的摩尔质量。
3)溶液的沸点上升和凝固点下降
溶液的沸点是 指溶液的蒸气压等 于外界压力时，溶 液沸腾时的温度。 而凝固点是物质固 液两相平衡时的温 度，也就是固相蒸 气压和液相蒸气压 相等时的温度。
水溶液的沸点上升和 凝固点下降示意图
难挥发的非电解质稀溶液的沸点上升和 凝固点下降与溶液的质量摩尔浓度成正比， 可用下列数学式表示： Tf ＝K f b Tb＝K b b
1)水的相图 体系中具有相同的组成，相同物理性 质和相同化学性质的均匀部分称为相，相 与相之间有明确的界面。超过此相界面， 一定有某些宏观性质(如密度、折射率、组 成等)要发生突变。相点则是表示某个相状 态(如相态、组成、温度等)的点。相图即为 表达多相系统的状态如何随温度、压力、 组成等强度性质变化而变化的图形。
第二章 物质的状态
在通常的温度和压力条件下，物质可以 三种不同的聚集状态存在，即气态、液态和 固态，在特殊条件下，还可以等离子态存在。 每一种状态都各具特性。物质处于什么状态 与外界条件密切相关。 在一定的条件下，物质总是以一定的聚 集状态参加化学反应，物质处于什么状态虽 属物理性质，但也影响它的化学行为，因此， 对物质的各种聚集状态的内在规律的研究， 不仅可以说明很多物理现象，而且解决了众 多的化学问题，因此认识物质的状态及各具 有的特性是学习化学的重要基础。
2. 分压定律与分体积定律 1)分压定律 在一定的温度下，理想气体混合物中 任一组分气体的分压，等于该组分气体单 独占有与混合气体相同体积时所产生的压 力；混合气体的总压力等于各组分气体的 分压力之和。 p＝∑pi
ni/n是i组分气体物质的量与混合气体 物质的总量之比，称为i组分物质的量分数 即摩尔分数，用xi表示。则
式中，Kb与Kf分别称做溶剂的摩尔沸点上升常数和 溶剂的摩尔凝固点下降常数(SI单位为K· kg· mol－1)。
应用 汽车散热器(水箱)的用水中，加入乙二醇 使溶液的凝固点下降以防止结冰。
用测凝固点的方法来估算溶质的相对分子质量。
植物的抗旱性和抗寒性与溶液蒸气压下降和凝 固点下降规律有关。
4) 渗Fra Baidu bibliotek压 ① 渗透及渗透压 扩散 物质自发地由高 浓度处向低浓度处迁 移的现象
2)胶体的制备方法
分散法，分散法主要有研磨法、超声 波分散法、电分散法、胶溶法、电弧法。 聚集法，即由分子或离子在介质中凝 结成一定尺寸的分子聚集体。通常可以分 为物理凝聚法和化学凝聚法。
3)胶体的动力学性质 溶胶的基本特征：胶粒具有很大的 表面积和表面能，在热力学上是不稳定 的。而胶体在一定时间内又能够稳定存 在，胶体的高度分散性引起的动力学特 性表现为布朗运动。 布朗运动：在超显微镜下观察到溶 胶中的胶粒在不断地作不规则运动。布 朗运动是由于不断热运动的液体介质分 子对胶粒撞击的结果。
2)理想气体 假设有一种气体，是一个具有质量 的几何点，并且分子之间没有相互的吸 引力，分子之间及分子与器壁之间发生 的碰撞不造成动能损失。这种气体称为 理想气体。 虽然理想气体是一种假设的模型， 但低压、高温下的实际气体的性质非常 接近理想气体。
3)理想气体定律 pV＝nRT
上式即为理想气体状态方程。在国际单 位制中p以Pa，V以m3，T以K为单位， 则R的值及单位为8.314J· mol－1· K－1。
② 溶胶的相互聚沉 将两种带异号电荷的溶胶以适当的数 量相互混合时，由于电性中和，也能发生 相互聚沉作用。 ③ 适当加热往往也可促使溶胶聚沉 这主要是因为加热可以使胶体粒子的 运动加快，增多胶粒相互接近或碰撞的机 会，而且加热会使胶核减弱对离子的吸附 作用和水合程度，从而有利于溶胶聚沉。
p＝p x
* B
* B B
p为溶液的蒸气压，pB*为纯溶剂 的蒸气压,xB为溶剂的摩尔分数。
p＝p (1－x A )
p＝p －p＝p x A
* B * B
在一定温度下，难挥发的非电解质稀溶 液中溶剂的蒸气压下降(△p)与溶质的摩尔分 数成正比，这通常称为拉乌尔定律。此定律 只适用于稀溶液，溶液越稀，越符合定律。
溶胶体系具有较高的表面能，而这些小颗粒为 了减小其表面能就要根据相似相吸的原则对体系中 的物质进行吸附。
电离作用
H2SiO3 HSiO3－ ＋ H＋ SiO32－ ＋ H＋
③胶团结构
KI过量时形成的AgI 胶团结构示意图
6)溶胶的稳定性与聚沉 (1)溶胶的稳定性 溶胶具有动力学稳定性和聚结稳定性。 溶胶的动力学稳定性是指分散粒子在重力
液体的沸点同外界气压密切相关。外 界气压升高，液体的沸点升高；外界气压 下降，液体的沸点也下降。当外界气压为 101.325KPa时，液体的沸点称之为正常沸 点。水的正常沸点为100℃，当外界气压高 于101.325KPa时，水的沸点高于100℃，外 界气压低于101.325KPa时，水的沸点低于 100℃。在高山上，由于空气稀薄，大气低 于101.325kPa，水在100℃以下就沸腾了。 例如，在珠穆朗玛峰上，大气压力只有 32.4KPa，水在7l℃就沸腾了。
半透膜 产生渗透压示意图 一种能有选择地通过或阻止某些粒子的 物质即一种只允许溶剂的分子通过，而不允 许溶质的分子通过的膜。 渗透压产生的原理
② 定量关系
П＝cRT＝(n/V)RT ③ 应用 渗透压在生物学中的重要意义 渗透压法测定大分子化合物的摩尔质量 或 ПV＝nRT
难挥发、非电解质稀溶液的某些性质(蒸 气压下降、沸点上升、凝固点下降和渗透压) 与一定量的溶剂中所含溶质的物质的量成正 比，而与溶质的本性无关。这就是稀溶液的 依数性定律。 应该指出，稀溶液的依数性定律不适用于 浓溶液和电解质。
pi＝(ni/n)p＝xip (可由pV=nRT和pi=niRT推导得出)
该式为气体分压定律的另一种表达式，即 混合气体中，某组分气体的分压等于该组 分气体的摩尔分数和总压之乘积。
2)分体积定律 分体积是指混合气体中任一气体在 与混合气体处于相同温度下，压力与混 合气体总压相同时所占有的体积。混合 气体的总体积等于各种气体的分体积的 代数和，有 V＝∑Vi 同样可得 Vi＝xiV
(2)液体的沸点 液体的沸点，是指液体的饱和蒸气压与 外界压力相等时的温度。在此温度下，气化 在整个液体中进行，称为液体的沸腾；而在 此温度以下，则气化仅限于在液体表面上进 行，即为蒸发。这就是达到沸点时和在沸点 以下液体气化之间的区别。 由于蒸发是吸热过程，所以升高温度时， 液体分子中能量高、速率大的分子含量增多， 增加了表层分子逸出的机会，有利于液体的 蒸发，即液体的蒸气压随温度的上升而迅速 增大。
§2.1
气 体
1. 理想气体与理想气体状态方程 1)气体的特性 气体的基本特征是具有扩散性、可压缩 性和掺混性。物质处在气体状态时，分子彼 此相距甚远，分子间的引力非常小，分子都 在无规则地快速运动，气体本身无一定的体 积和形状，而且不同气体能以任意的比例互 相混合从而形成均匀的混合物。因此，可以 认为气体的存在状态几乎和它们的化学组成 无关，致使气体具有许多共同性质。气体的 存在状态主要决定于四个因素，即：体积、 压力、温度和物质的量。
水的相图是将水的蒸气 压随温度的变化曲线、冰的 蒸气压随温度的变化曲线、 水的冰点(水的凝固点)随压 力的变化曲线融合在一个图 中构成的，可以根据实验绘 制，如图所示。 气、液、固三个单相区 OC线是气-液两相平衡线，即水的蒸气压曲线 OB线是气-固两相平衡线，即冰的蒸气压曲线 OA线是液-固两相平衡线
3.胶体 1)分散系的分类
一种或几种物质以细小的粒子分散 在另一种物质里所形成的体系称分散系。 被分散的物质称分散质(或称分散相)， 把分散质分散开来的物质称分散剂(或称 分散介质)。
按分散质粒子的大小，可将分散系 分为分子分散系(粒子平均直径d＜1 nm), 胶体分散系(d约为1～100 nm)和粗分散系 (d＞100 nm)。
4)胶体的光学性质
丁达尔效应：若使一束聚光通过 溶胶，则从侧面(与光束垂直的方向) 可以看到一个发光的圆锥体，此即为 丁达尔效应。可以用丁达尔效应来区 别溶胶和真溶液。
5)胶体的电学性质 ①电泳：在电场中，溶胶体系的溶胶粒 子在分散剂中能发生定向迁移，这种现象称 为溶胶的电泳。可以通过溶胶粒子在电场的 迁移方向来判断溶胶粒子的带电性。 ②溶胶粒子带电的主要原因 吸附作用