理學類理化學系第1頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/11Templatecopyright2005

氣體

溶液

溶液的依數性

膠體

練習第2頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/12Templatecopyright2005第一節氣體

理想氣體狀態方程式

道爾頓分壓定律第3頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/13Templatecopyright2005一、理想氣體狀態方程式物質的三種狀態第4頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/14Templatecopyright2005O2分子

理想氣體：分子不占體積分子間無相互作用低壓高溫實際氣體：分子有體積分子間有相互作用第5頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/15Templatecopyright2005理想氣體狀態方程式（Clapeyron方程）

Boyle定律（1662）：17世紀中葉，英國科學家波義爾的實驗結果：溫度恒定時，一定量氣體的壓力和它體積的乘積為恒量。

P∝1/V

PV=constantCharles(1787)－Gay-Lussac(1802)定律：壓力恒定時，一定量氣體的體積與它的熱力學溫度成正比。

V∝T

V=bT第6頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/16Templatecopyright2005Boyle定律Charles定律PV=constantV=bT開式溫標的由來第7頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/17Templatecopyright2005Clapeyron定律：到了19世紀，法國科學家Clapeyron綜合波義爾定律和Charles定律,把描述氣體狀態的3個參量p,V,T歸于一個方程式。第8頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/18Templatecopyright2005R:TheGasConstant標準狀況注意單位的一致第9頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/19Templatecopyright2005二、道爾頓分壓定律(1807)Dalton’sLawofPartialPressure

溫度和體積恒定時，混合氣體的總壓力等于各組分氣體分壓力之和。

某組分氣體的分壓力等于該氣體單獨占有總體積時，所表現的壓力。(a)5.0Lat20℃(b)5.0Lat20℃(c)5.0Lat20℃第10頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/110Templatecopyright2005xi:

摩爾分數分壓定律的另一種表達分壓定律的一種表達第11頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/111Templatecopyright2005第二節溶液

分散系

溶液的濃度

電解質溶液第12頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/112Templatecopyright2005一、分散系分散質分散劑分散分散系（固、液、氣態）分散系一種或幾種物質以細小的粒子分散在另一種物質里所形成的體系。分散質被分散的物質。分散劑把分散質分散開來的物質。第13頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/113Templatecopyright2005分散系分類分子分散系(d<1nm)膠體分散系(d:1-100nm)粗分散系(d>100nm)相體系中物理性質和化學性質完全相同的一部分單相體系多相體系（存在界面）第14頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/114Templatecopyright2005冰和水兩相體系第15頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/115Templatecopyright2005表1

按分散質顆粒大小分類的分散系小于1nm(10–9)

分子離子粒子能通過濾紙與半NaCl

分散系透膜，擴散速度快溶液

1~100nm

膠體粒子能通過濾紙但不

Fe(OH)3

分散系

能透過半透膜,擴散慢溶膠

蛋白質溶液顆粒直徑大小類型主要特征實例大于100nm粗

粒子不能通過濾紙不

豆漿

分散系

能透過半透膜,不擴散

乳汁第16頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/116Templatecopyright2005表2按物質聚集狀態分類的分散系

氣

空氣

氣

液

云、霧

固

煙、塵

氣

泡沫塑料

固

液

珍珠

固

有機玻璃

氣

肥皂泡沫

液

液

牛奶

固

Fe(OH)3溶膠、泥漿水

分散劑

分散質

實例第17頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/117Templatecopyright2005分子分散系(d<1nm)溶液固態液態氣態本節討論的主要內容是以水為溶劑的水溶液分散質以分子或者比分子更小的質點均勻地分散在分散劑中所得的分散系第18頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/118Templatecopyright2005二、溶液濃度的表示法濃度一定量的溶液或溶劑中所含溶質的量稱為溶液的濃度。分類物質的量濃度質量摩爾濃度第19頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/119Templatecopyright2005ppm和ppb濃度(用于極稀的溶液)摩爾分數無綱量第20頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/120Templatecopyright2005在100mL水中，溶解17.1g蔗糖（分子式為C12H22O11)，溶液的密度為1.0638g·mL-1，求蔗糖的物質的量濃度，質量摩爾濃度，摩爾分數各是多少？例1：解：（1）第21頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/121Templatecopyright2005（2）（3）第22頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/122Templatecopyright2005三、電解質溶液簡介電解質水溶液中或熔融狀態下能導電的物質非電解質水溶液中或熔融狀態下不能導電的物質強電解質弱電解質解離度α弱電解質在水中只有部分解離，解離度較小，在水溶液中存在解離平衡；而強電解質在水中解離比較完全，在水溶液中不存在解離平衡。第23頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/123Templatecopyright2005強電解質溶液表觀的解離度

幾種強電解質的實測解離度（298.15K,0.1mol·L-1）電解質

KClZnSO4HClHNO3H2SO4NaOHBa(OH)2實測解離度

(%)86409292619181

1887年，Arrhenius

是這樣在電離理論中解釋這個現象的：

電解質在水溶液中是電離的.電離“似乎”又是不完全的.然而，我們知道，強電解質離子晶體，在水中應是完全電離的，那么，這一矛盾又如何解釋呢？第24頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/124Templatecopyright2005離子氛和離子強度但離子并不是自由的存在著“離子氛”。

強電解質在水溶液中是完全電離的每個離子都被相反電荷的其它離子所包圍離子的行動受到離子氛的牽制第25頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/125Templatecopyright2005活度a和活度系數f－－－電解質溶液中離子實際發揮的濃度，稱有效濃度或活度。a=f·c活度與濃度的關系:當溶液極稀時:f→1，活度和濃度基本一致。對弱電解質溶液，當濃度不大時，可認為f=1,即a=c。這是今后討論弱電解質時用濃度表示的依據。第26頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/126Templatecopyright2005第三節溶液的依數性第27頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/127Templatecopyright2005溶液的性質－－－顏色、導電性、酸堿性由溶質的決定本性取決于溶液中溶質的稱為溶液的依數性自由粒子數目凝固點下降沸點升高滲透壓溶液的蒸氣壓下降第28頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/128Templatecopyright2005一、溶液的蒸氣壓下降溶劑的蒸發和蒸氣壓液體表面的氣化現象叫蒸發液面上的氣態分子群叫蒸氣第29頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/129Templatecopyright2005飽和蒸氣壓：蒸發、冷凝速度相等，氣相、液相達到平衡液相上方氣體的壓力叫飽和蒸氣壓同種液體蒸氣壓隨溫度如何變化？不同液體蒸氣壓與什么有關？第30頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/130Templatecopyright2005若在純溶劑中加入少量難揮發非電解質（如葡萄糖)：純水蒸氣壓

p*

溶液蒸氣壓

p拉烏爾定律第31頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/131Templatecopyright2005思考題

一杯純水和一杯溶液放入一個密閉的容器中會產生怎樣的現象？第32頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/132Templatecopyright2005二、溶液的沸點升高沸騰與沸點pT=p外液體沸騰T:液體的沸點(Tb)101.325kPa正常沸點液體的沸點隨外界壓力的變化而變化沸騰與蒸發的區別：沸騰－－表面和內部同時氣化；蒸發－－只在表面氣化第33頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/133Templatecopyright2005水的正常沸點:100oC加入溶質溶液的沸點:？100oC溶液沸點Tb升高p/kPa101.325100Tb純水溶液t/oCΔTb=Kb·b(單位?)若在純水中加入少量難揮發的非電解質后，會產生什么現象呢？第34頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/134Templatecopyright2005三、溶液的凝固點下降該物質的液相和固相達到平衡時的溫度（p液＝p固時的T）水的凝固點:0oC加入溶質

海水0oC時是否凍結？溶液凝固點Tf下降p液>p固:

液相

固相p液<p固:

固相

液相p/Pa611t/oCTf0ACB純水溶液ΔTf=Kf·b物質的凝固點(Tf)第35頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/135Templatecopyright2005例2：

在20.40g葡萄糖水溶液中含有葡萄糖0.40g，測得溶液的凝固點為-0.207oC，試計算葡萄糖的相對分子量。解：

水(g)葡萄糖(mol)20.40-0.40=20.000.40/M

1000b(B)

b(B)=(10000.40)/(20.00M)=20/M

因Tf=Kf

b(B)

即0.207=1.86(20/M)

所以

M=180.0第36頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/136Templatecopyright2005四、溶液的滲透壓滲透

動植物的膜組織以及人造火棉膠膜都是半透膜，其特性是溶劑分子可自由通過，而溶質分子則不能，這種現象叫做滲透。滲透產生的條件

有半透膜有濃度差第37頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/137Templatecopyright2005第38頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/138Templatecopyright2005滲透壓π阻止滲透作用發生所需施加于液面上的最小壓力叫做該溶液的滲透壓反滲1885年，van’tHoff：第39頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/139Templatecopyright2005滲透壓的應用醫用等滲液口渴時一般不宜飲用含糖等成分過高的飲料。速溶咖啡和速溶茶的制造（將稀溶液首先用反滲透方法變濃，再用蒸發法蒸干，生產成本會大大降低。）測定溶質的分子量利用反滲進行海水淡化第40頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/140Templatecopyright2005五、依數性的應用植物細胞液中溶有氨基酸、糖類物質，有一定的抗旱性蒸氣壓下降植物還有一定的耐寒性

用NaCl等物質與冰混合而制成的冷凍劑

為何稀飯比水燙傷得厲害？

冬天，人們常往汽車的水箱中加入甘油等物質，以防止水箱因水結冰而脹裂。凝固點下降沸點上升第41頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/141Templatecopyright2005例3：依數性的相互推導

某難揮發、非電解質水溶液的凝固點為272.15K，計算：（1）此溶液的沸點；（2）298.15K時此溶液的蒸氣壓；（3）在273.15K時此溶液的滲透壓。解：（1）因Tf=273.15-272.15=1.0=Kf

b(B)

所以

b(B)=1.0/1.86=0.538

又因Tb=Kb

b(B)

所以Tb=0.5120.538=0.27

沸點

T=373.15+0.27=373.42K第42頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/142Templatecopyright2005（2）因

p*=3.17kPa

xA=55.6/(55.6+0.538)=0.99

所以

p=p*xA=3.170.99=3.14kPa（3）=b(B)RT=0.5388.314273.15=1220kPa第43頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/143Templatecopyright2005

注意：稀溶液的依數的定量關系不適用于濃溶液和電解質溶液。例：幾種濃度為0.100mol·kg-1的電解質在水溶液中的i值電解質

△T

f(K)（實驗值）△T

f(K)（計算值）NaCl0.3480.1861.87HCl0.3550.1861.91K2SO40.4580.1862.46CH3COOH0.1880.1861.08A2B(或AB2)型＞AB型＞弱電解質溶液＞非電解質溶液第44頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/144Templatecopyright2005第四節膠體第45頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/145Templatecopyright2005Particlesof1-100nmsize

膠體溶液(溶膠)由小分子、原子或離子聚集成較大顆粒而形成的多相體系。如Fe(OH)3溶膠和As2S3溶膠高分子溶液由一些高分子化合物組成的溶液，

如膠水。第46頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/146Templatecopyright2005

溶膠的制備

溶膠的性質

吸附作用

膠團結構和電動勢

溶膠的穩定性與聚沉第47頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/147Templatecopyright2005一、溶膠的制備分散相粒子大小穩定劑條件分散法：大粒子變小

研磨法超聲波法電弧法膠溶法加FeCl3（穩定劑）Fe(OH)3（新鮮沉淀）

Fe(OH)3（溶膠）凝聚法：小粒子變大

物理凝聚：更換溶劑化學凝聚：利用化學反應生成難溶物方法第48頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/148Templatecopyright2005二、溶膠的性質

動力學性質---布朗（Brown）運動膠體粒子受到液體介質分子的不同方向、不同速度的撞擊后受力不均而作無規則運動。粒子小布朗運動劇烈

光學性質---丁鐸爾效應隔板燈泡.........光束投射到溶膠的粒子上散射出來，故在垂直光束的方向能看到明亮的光柱。第49頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/149Templatecopyright2005第50頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/150Templatecopyright2005第51頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/151Templatecopyright2005光線射入分散體系時:光的反射粒子大于入射光的波長粒子小于入射光的波長（d膠粒＜λ可見光）光的散射丁達爾現象的解釋散射光的強度

1.與λ4成反比（紅光最弱，藍光最強）2.

與粒子的體積有關（真溶液的粒子太小，無丁鐸爾現象）第52頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/152Templatecopyright2005

電學性質(1)---電泳顏色加深在電場中，溶膠粒子會向某一電極方向運動。As2S3:+–帶負電負溶膠Fe(OH)3:+–帶正電正溶膠膠粒帶電的原因：從介質中選擇性吸附某種離子整個膠體溶液是否帶電？第53頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/153Templatecopyright2005第54頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/154Templatecopyright2005電學性質(2)---電滲在外電場下，使溶膠粒子不動，分散劑定向移動的現象為電滲。半透膜溶液電滲示意圖第55頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/155Templatecopyright2005吸附作用

分散度與比表面－－－把物質分散成細小微粒的程度稱為分散度。比表面是指單位體積物質所具有的表面積。把一定大小的物質分割得越小，則分散度越高，比表面也越大。邊長l/m立方體數比表面Av/（m2/m3）1×10-216×102

1×10-31036×103

1×10-51096×105

1×10-710156×107

1×10-910216×109

第56頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/156Templatecopyright2005固體在溶液中的吸附glAB吸附：一種物質自動聚集到另一種物質表面上去的過程。具有吸附能力的物質稱為吸附劑而被吸附的物質稱為吸附質

正由于固體表面原子受力不對稱和表面結構不均勻性，它可以吸附氣體或液體分子，使表面自由能下降。而且不同的部位吸附和催化的活性不同。第57頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/157Templatecopyright2005－－－固體吸附劑在非電解質或弱電解質溶液中對溶質分子的吸附

分子吸附極性的吸附劑較易吸附極性的物質非極性的吸附劑較易吸附非極性的物質離子吸附－－－固體吸附劑在強電解質溶液中對溶質離子的吸附離子選擇吸附離子交換吸附第58頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/158Templatecopyright2005離子選擇吸附－－－優先吸附與它組成有關的離子

AgBrAgBrAgBrAgBrAgBrAgBrAgBrAgBr–Br–Br–例一：

AgNO3與KBr制備AgBr溶膠時，

KBr

過量，則AgBr固體優先吸附Br-

而使固體表面帶負電。

AgBrAgBrAgBrAgBrAgBrAgBrAgBrAgAg+Ag+

例二：AgNO3與KBr制備AgBr溶膠時AgNO3

過量，則AgBr固體優先吸附Ag+

而使固體表面帶正電。第59頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/159Templatecopyright2005離子交換吸附－－－吸附某種離子的同時，將原來已存在于吸附劑表面的電荷符號相同的另一種離子等量地釋放到溶液中去Na+Ca2+

+

3NH4+

NH4+NH4+NH4++

Ca2+

+

Na+

濃度越大，離子價數越高，交換能力越強。例如，交換能力Na＋＜Mg2＋＜Al3＋價數相同時，與水化離子半徑有關。例如水化離子半徑：Li＋＞Na＋＞K＋＞Rb＋＞Cs＋交換能力：Li＋＜Na＋＜K＋＜Rb＋＜Cs＋第60頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/160Templatecopyright2005溶膠粒子帶電原因吸附作用FeCl3+3H2OFe(OH)3+3HClFeCl3+2H2OFe(OH)2Cl+2HClFe(OH)2ClFeO++Cl-+H2OmFe(OH)3(Fe(OH)3)m(Fe(OH)3)m·nFeO+AgNO3+KI（過量）（AgI)m

nI-

(K+，NO3-，I-)AgNO3（過量）+KI（AgI)m

nAg+

(K+，NO3-，Ag+)－－－膠體粒子對溶液中的離子產生選擇性吸附使膠粒帶電第61頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/161Templatecopyright2005電離作用－－－膠體粒子表面分子發生電離使膠粒帶電硅酸溶膠表面上H2SiO3分子可以電離，如H2SiO3=HSiO3-+H+

或

SiO32-

+2H+HSiO3-或

SiO32-

留在表面而使粒子帶負電荷，H+進入溶液。第62頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/162Templatecopyright2005三、膠團結構和電動電勢[AgI]mI-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+膠團結構AgNO3+KI(過量)→

AgI(溶膠)吸附層擴散層[(AgI)m·nI-·(n-x)K+]x-·

xK+膠核吸附層擴散層膠團I-:電位離子

K+:反離子膠粒第63頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/163Templatecopyright2005電動電勢膠核固相表面到液體內部的電勢MN:固相界面AB:滑動面MA:吸附層AC:擴散層(1)雙電層(2)E(3)ζ電場中，滑移面到液體內部的電勢吸附正離子

ζ>0

吸附負離子

ζ<0

＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋————————————ζδdENBMAC電勢距離第64頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/164Templatecopyright2005(4)ζ的大小吸附層擴散層0電勢ζ1ζ2ζ3反離子越多ζ越小ζ:膠粒所帶的凈電荷膠體溶液中加入電解質現象如何？反離子增多擴散層變薄變小第65頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/165Templatecopyright2005四、溶膠的穩定性與聚沉

穩定性的原因

布朗運動：克服沉降作用膠粒帶電：使膠粒分開溶劑化作用：避免碰撞越大，越穩定聚沉溶膠失去穩定因素，膠粒相互碰撞，將導致顆粒合并、變大最后以沉淀形式析出聚沉值能使一定量的溶膠在一定時間內開始聚沉所需電解質的最低濃度，單位為mmol·L-1。第66頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/166Templatecopyright2005聚沉能力是聚沉值的倒數。聚沉值越大的電解質，聚沉能力越小。

電解質的聚沉規律

價態影響與膠粒帶相反電荷的離子的價數影響最大，價數越高，聚沉能力越強。負溶膠As2S3：聚沉值AlCl3:MgCl2:NaCl=1:

8:

548。例：感膠離子序負溶膠:聚沉能力是Cs+>Rb+>K+>Na+>Li+正溶膠:聚沉能力是F->Cl->Br->NO3->I-第67頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/167Templatecopyright2005第68頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/168Templatecopyright2005

溶膠的相互聚沉將膠粒帶相反電荷的溶膠互相混合，也會發生聚沉例：水的凈化天然水中膠態的懸浮物大多數帶負電荷（如土壤膠體、有機質膠體），而明礬在水中水解而得Al(OH)3為正溶膠，它們相互聚沉而使水凈化。第69頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/169Templatecopyright2005五、大分子溶液及凝膠高分子溶液M>104

天然：蛋白質、DNA

合成：橡膠、塑料三種分散系性質的比較鹽析作用加入大量電解質而使高分子物質從溶液中析出的過程保護作用在容易聚沉的溶膠中加入適量的大分子物質溶液，可以大大地增加溶膠的穩定性第70頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/170Templatecopyright2005敏化作用當加入的大分子物質的量不足時，溶膠的膠粒粘附在大分子上，大分子起了一個橋梁作用，把膠粒聯系在一起，使之更容易聚沉。第71頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/171Templatecopyright2005第72頁，共78頁，2023年，2月20日，星期二2023/5/172Templatecopyright2005例3：試分別比較MgSO4，K3[Fe(CN)6]和AlCl3三種電解質對下列兩溶膠的凝聚能力及聚凝值大小。（1）0.010mol·