第一章气体、溶液和胶体

第一章 气体、溶液和胶体 1.1 气体

1.1.1 理想气体状态方程(State Equation of Ideal Gas) 1.理想气体 (Ideal Gas)

气体分子本身没有体积，分子之间也没有相互作用力的气体称为理想气体。 2.表达式

其中，p ：气体的压力，Pa V ：气体的体积，m3 n ：气体的物质的量，mol T ：热力学温度，K R ：摩尔气体常数 3.R 的数值

标准状况（S.T.P ）： p = 101.325kPa

T = 273.15K V m=22.414×10-3 m3

= 8.314 Pa·m3·mol -1· K -1 = 8.314 N ·m·mol -1·K -1

nRT

pV =nT

pV

R =

333

101.32510Pa 22.41410m

1mol 273.15K

-⨯⨯⨯=

⨯

= 8.314 J·mol -1·K -1 = 8.314 kPa·L·mol -1·K -1

4. 应用

a. 已知任意三个变量求另一个量

b. 确定气体的摩尔质量

c. 确定的气体密度

例：一学生在实验室中于73.3kPa 和25℃条件下收集250ml 气体，分析天平上称得净质量为0.118g ，求该气体的相对分子质量。

解：

1.1.2 道尔顿分压定律 1. 分压

当几种不同的气体在同一容器中混合时，如果它们之间不发生反应，按照理想气体模型，它们将互不干扰，每一种气体组分都能均匀

nRT pV =RT M

m pV =

pV

mRT M =

RT RT V

m pM ρ==

3

m

kg -⋅的单位为ρnRT pV =pV

mRT M =

0.250L

73.3kPa 298K K mol L 8.314kPa 0.118g -1

-1

⨯⨯⋅⋅⋅⨯=

1

0.16-⋅=mol

g

地充满整个容器，那么每一组分气体产生的压力叫分压。 2. 分压定律

混合气体的总压力等于混合气体中各组分气体的分压力之和；而某组分气体的分压是指该组分在同一温度下单独占有与混合气体相同体积所产生的压力。

——道尔顿分压定律 (Partial Pressure of Dalton)

a. 表示式

理想气体状态方程式不仅适应于单一组分气体

（1）

理想气体状态方程式也适应混合气体中各组分气体

理想气体状态方程式还适应于气体混合物

由式（2）和式（3）得

RT

n V p B B =nRT

RT n

V p pV ==

=

∑∑

B

B

B

B （3）

nRT

pV =n

n P p B

B =

p x p n

n p B B

B ==（4）

（2）

混合气体中某组分气体的分压等于总压乘以该组分的物质的量分数(摩尔分数)。

b .物质的量分数

该组分的物质的量占总物质的量的分数。

某混合物由A ，B 两组分组成，物质的量分别是n A 、n B ，那么物质的量分数为： 1.2分散系 1.2.1定义

为了便于研究，化学上常把作为研究对象的那一部分物质或空间称为体系(system)。例如，锌粒和稀硫酸在试管中反应时，这支试管中的锌粒和稀硫酸就是一个体系。体系中性质完全相同而与其他部分有明显界面的均匀部分称为相。只含一个相的体系称为单相体系（或均相体系）。例如，溶液属于单相体系。含有两个或两个以上相的体系称为多相体系。例如金属和酸溶液反应时所组成的体系属于多相体系。

一种或几种物质以细小的颗粒分散在另一种物质里所得到的体系叫做分散系(dispersed system)。其中，被分散的物质叫做分散相 (dispersed phase)或分散质，容纳分散质的物质叫做分散介质或分散剂(dispersed medium)。例如，在生理盐水、泥浆水中，食盐、泥沙为分散相，水为分散介质。根据分散相颗粒大小的不同，把分散系分为以下三类： 1.粗分散系

B

A A A n n n x +=B

A B B n n n x +=

1

B A =+x x

分散相颗粒的直径大于100nm的分散系叫做粗分散系(coarse dispersed system)。粗分散系包括悬浊液和乳浊液（或乳状液）。固体小颗粒分散在液体中所形成的粗分散系叫悬浊液，例如，泥浆水。小液滴分散在另一种互不相溶的液体中所形成的粗分散系叫乳浊液，例如，油和水充分混合后所形成的分散系。这类分散系的分散相颗粒是大量分子的聚集体，不能通过滤纸和半透膜。粗分散系属于非均相体系，不均匀，不透明，稳定性差，放置一段时间后分散相与分散介质会发生分离。

2.胶体分散系

分散相颗粒的直径在1～100nm之间的分散系叫做胶体分散系，简称为胶体。常见的是固体分散相分散在液体分散介质中所形成的胶体分散系，称为胶体溶液，简称溶胶。其中，最重要的是固体分散相分散在水中的溶胶。分散相粒子称为胶粒，胶粒是由小分子、原子或离子聚集而成的。溶胶属于非均相体系，有一定的透明性和稳定性，能通过滤纸，但不能通过半透膜。

高分子化合物溶液是以单个高分子为分散相分散在分散介质中的胶体分散系，是一种均匀、透明、稳定的均相体系。高分子化合物能通过滤纸，但不能通过半透膜。有关胶体分散系的知识在之后重点讨论。

3.分子或离子分散系

分散相粒子的直径小于1nm的分散系叫做分子或离子分散系。这类分散系中的分散相粒子是单个的分子或离子，分子或离子分散系通