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文檔簡介
第4章水溶液化學(xué)第4章水溶液化學(xué)&主要內(nèi)容
分散體系液體膠體溶液稀溶液的依數(shù)性2第4章水溶液化學(xué)§4.1分散體系1.定義:分散體系是一種物質(zhì)在另一種物質(zhì)里被分散成微小粒子體系的體系。分散質(zhì)(dispersionphase)被分散的物質(zhì);分散劑(dispersedmedium)起分散作用的物質(zhì);相:體系中具有相同化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)的均勻部分。以分子和離子狀態(tài)分散。3第4章水溶液化學(xué)2.相的特點(diǎn)任何部分的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)相同;一個(gè)相并不一定是一種物質(zhì),如食鹽溶液(NaCl和H2O);單相體系如飽和食鹽水、糖水等;
特點(diǎn)
:溶質(zhì)與溶劑已成一體,組分間沒有界面4第4章水溶液化學(xué)多相體系水與油組成的體系及憎液溶膠等;特點(diǎn)各組分的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)不同,并具有明顯的界面分散相(分散質(zhì));分散劑(分散介質(zhì))連續(xù)相;分散系=分散質(zhì)+分散劑。5第4章水溶液化學(xué)(1)、按聚集狀態(tài)分氣-氣(空氣):氣-液(汽水)氣-固(浮石)液-氣(云、霧):液-液(牛奶)液-固(肉凍)固-氣(煙、塵):固-液(溶液)固-固(合金)
3.分散系的分類6第4章水溶液化學(xué)(2)、按分散質(zhì)粒子的大小分
<1nm真溶液(1nm=10-9m);1-100nm膠體分散系(溶膠、高分子溶液);>100nm粗分散系(懸濁液、乳狀液);7第4章水溶液化學(xué)
廣義地說,兩種或兩種以上的物質(zhì)均勻混合而且彼此呈現(xiàn)分子(或離子)狀態(tài)分布者均稱為溶液。溶液氣態(tài)溶液(空氣)液態(tài)溶液(酸、堿)固態(tài)溶液
(合金)溶質(zhì)溶劑§4.2溶液8第4章水溶液化學(xué)1.
物質(zhì)的量及其單位nB=mB/MB(mol)
物質(zhì)的量是表示組成物質(zhì)的基本單元數(shù)目的多少的物理量。物質(zhì)所含的基本單元數(shù)與0.012kgC-12的原子數(shù)目相等(6.023×1023阿伏加德羅常數(shù)L),則為1mol。9第4章水溶液化學(xué)2.物質(zhì)的量濃度定義:單位體積溶液中所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量稱為物質(zhì)的量濃度,用符號(hào)c表示,單位是mol/L。c(B)=nB/V10第4章水溶液化學(xué)解:n(H2SO4)=1.84×1000×0.956/98.08=17.9mol
【例】:已知濃硫酸的密度ρ為1.84g/ml,其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95.6%,一升濃硫酸中含有的n(H2SO4)、c(H2SO4)各為多少?c(H2SO4)=17.9/1=17.9mol/L11第4章水溶液化學(xué)3.質(zhì)量摩爾濃度
定義:1kg溶劑中所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量表示為質(zhì)量摩爾濃度,符號(hào)b(B),單位為:mol/kg。【例】:250克溶液中含有40克NaCl,計(jì)算此溶液的質(zhì)量摩爾濃度。解:水的質(zhì)量=250-40=210(克)
b(NaCl)=[40/(58.5×210)]×1000=3.26mol/kgb(B)=nB/mA=mB/(MB·mA)
12第4章水溶液化學(xué)4.物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)(簡稱摩爾分?jǐn)?shù))
定義:某組分的物質(zhì)的量與溶液的總物質(zhì)的量之比稱為物質(zhì)的量分?jǐn)?shù),符號(hào)X,量綱為1。
nB
XB=———nB+nA
nB:溶質(zhì)的物質(zhì)的量nA:溶劑的物質(zhì)的量13第4章水溶液化學(xué)【例】:將10克NaOH溶于90克水中,求此溶液的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)濃度。解:nNaOH=10/40=0.25(mol)nH2O=90/18=5(mol)XNaOH=0.25/(0.25+5)=0.04814第4章水溶液化學(xué)5.質(zhì)量濃度定義:單位體積溶液中所含溶質(zhì)的質(zhì)量表示為質(zhì)量濃度,用符號(hào)ρ表示,單位:kg/m3,或g/L。
ρB=mB/V
6.質(zhì)量分?jǐn)?shù)定義:某組分的質(zhì)量與溶液的總質(zhì)量之比稱為質(zhì)量分?jǐn)?shù),符號(hào)ω
。
ωB=mB/m15第4章水溶液化學(xué)溶解度:指100g溶劑中所能溶解的溶質(zhì)的最大質(zhì)量(g);溶解過程:溶解------結(jié)晶溶解------吸熱水合------放熱;溶解度分類:可溶、微溶、難溶;相似相溶。溶解度16第4章水溶液化學(xué)7.體積分?jǐn)?shù)
定義:某組分的體積與溶液的總體積之比稱為體積分?jǐn)?shù),符號(hào)φ
。
φB=VB/V溶液組成標(biāo)度表示法的有關(guān)要求;相互換算;溶液的配置。17第4章水溶液化學(xué)
膠體是一種高度分散的多相體系。分散質(zhì)為固相(1~100nm)
分散劑為液相憎液溶膠:如氫氧化鐵溶膠親液溶膠:高分子化合物溶液(單相體系)(無相界面)
§4.3膠體溶液18第4章水溶液化學(xué)1.表面性質(zhì)
(1)、表面自由能:液體或固體表面粒子比內(nèi)部粒子能量高,多出的這部分能量稱為體系的表面能。19第4章水溶液化學(xué)
(2)、吸附作用吸附:物質(zhì)表面吸附住周圍介質(zhì)的分子或離子的現(xiàn)象。
A、分子吸附:是指固體吸附劑對(duì)溶液中的非電解質(zhì)或弱電解質(zhì)分子的吸附
B、離子吸附:固體吸附劑對(duì)強(qiáng)電解質(zhì)溶液的吸附主要是離子吸附。20第4章水溶液化學(xué)2.溶膠的性質(zhì)
(1)、光學(xué)性質(zhì)(丁達(dá)爾效應(yīng))
光學(xué)原理:強(qiáng)光照到分散質(zhì)粒子上,若粒子直徑大于入射光波長,則發(fā)生反射或折射。若粒子直徑與入射光波長相比擬,則發(fā)生散射。散射光稱為乳光。Fe(OH)3膠體丁達(dá)爾效應(yīng)示意圖光源凸透鏡光錐21第4章水溶液化學(xué)膠體對(duì)光的散射作用22第4章水溶液化學(xué)
溶膠中分散質(zhì)粒子直徑:1~100nm;可見光波長:400~700nm。
在真溶液中,溶質(zhì)顆粒太?。?lt;10-9m),光的散射極弱,看不到丁達(dá)爾效應(yīng)。陽光從狹縫射進(jìn)室內(nèi)形成光柱也是丁達(dá)爾效應(yīng)。23第4章水溶液化學(xué)(2)、動(dòng)力學(xué)性質(zhì)(布朗運(yùn)動(dòng))布朗運(yùn)動(dòng)24第4章水溶液化學(xué)布朗運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的原因:
分散質(zhì)粒子本身處于不斷的熱運(yùn)動(dòng)中。分散劑分子對(duì)分散質(zhì)粒子的不斷撞擊。
液體分子對(duì)溶膠粒子的撞擊
粗分散系膠粒因布朗運(yùn)動(dòng)而具有一定的擴(kuò)散作用。25第4章水溶液化學(xué)(3)、溶膠的電學(xué)性質(zhì)(Ⅰ)電動(dòng)現(xiàn)象:在外電場的作用下,分散相和分散介質(zhì)發(fā)生相對(duì)位移的現(xiàn)象稱為膠體的電動(dòng)現(xiàn)象。電動(dòng)現(xiàn)象分為電泳和電滲。26第4章水溶液化學(xué)(Ⅱ)膠體粒子帶電的主要原因:(a)電離作用H2SiO3SiO2·H2OH++HSiO3-
(b)吸附作用
固體吸附劑優(yōu)先選擇吸附與它組成相關(guān)的離子,或者能夠在固體表面上形成難電離或難溶解物質(zhì)的離子?!跋嗨葡辔怼?7第4章水溶液化學(xué)(4)膠團(tuán)結(jié)構(gòu)
以AgI為例:AgNO3+KI=AgI+KNO3
當(dāng)AgNO3
過量時(shí),分散質(zhì)帶正電荷,膠團(tuán)結(jié)構(gòu)如下:[(AgI)m?nAg+?(n-x)NO3-]x+?xNO3-
膠核電位離子反離子反離子吸附層擴(kuò)散層
膠粒膠團(tuán)28第4章水溶液化學(xué)FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+分散質(zhì)[Fe(OH)3]mFe(OH)3膠核吸附電位離子的示意圖Fe(OH)3溶膠:{[Fe(OH)3]m?nFeO+?(n-x)Cl-}x+?xCl-29第4章水溶液化學(xué)制備AgCl溶膠:AgNO3+KCl=AgCl+KNO3
.當(dāng)AgNO3過量時(shí),溶液中有Ag+、NO3-、K+
,分散質(zhì)AgCl優(yōu)先吸附Ag+而帶正電荷。
Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+分散質(zhì)AgCl由于溶液中存在的Ag+和Cl-都是膠體的組成離子,它們都有可能被吸附,若制備過程中:注意:因制備溶膠的條件不同,可使膠體粒子帶不同的電荷。30第4章水溶液化學(xué)
.當(dāng)KCl過量時(shí),溶液中有過量的K+、Cl-、NO3-
,溶膠粒子優(yōu)先吸附Cl-
而帶負(fù)電荷。Cl--Cl--Cl--Cl--Cl--Cl--Cl--Cl--Cl--Cl--Cl--Cl--Cl--Cl--Cl--Cl--Cl--分散質(zhì)AgCl若是等物質(zhì)的量進(jìn)行反應(yīng),則不能形成溶膠。31第4章水溶液化學(xué)(5)、溶膠的穩(wěn)定性
膠粒表面積大,表面能大,體系可自動(dòng)聚集降低表面能,溶膠是熱力學(xué)的不穩(wěn)定體系。但是由于:
動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性:布朗運(yùn)動(dòng)使膠粒不沉降。溶劑化作用:使膠粒周圍形成溶劑化膜。聚集穩(wěn)定性:溶膠能穩(wěn)定存在的最重要的原因是膠粒之間存在靜電排斥力,而阻止膠粒的聚沉。32第4章水溶液化學(xué)(6)、溶膠的聚沉
定義:分散質(zhì)粒子合并變大,最后從分散劑中分離出來的過程稱為聚沉或凝結(jié)。溶膠聚沉后外觀呈現(xiàn)渾濁。
加入電解質(zhì);(研究最多應(yīng)用最廣)
加入帶相反電荷的膠體;長時(shí)間加熱。
促使膠體聚沉的方法有:33第4章水溶液化學(xué)溶液性質(zhì):①.酸堿性、導(dǎo)電性、顏色等與溶質(zhì)本性有關(guān)②.與溶質(zhì)本性無關(guān)依數(shù)性:只與溶質(zhì)粒子的數(shù)目有關(guān)而與溶質(zhì)本性無關(guān)的性質(zhì)稱為溶液的依數(shù)性。(難揮發(fā)、非電解質(zhì)稀溶液)依數(shù)性是指:溶液的蒸氣壓下降溶液的沸點(diǎn)上升溶液的凝固點(diǎn)下降溶液具有滲透壓§
4.4稀溶液的依數(shù)性34第4章水溶液化學(xué)初始:v蒸發(fā)
>v凝聚平衡:v蒸發(fā)
=v凝聚純水的蒸氣壓示意圖
1.溶液的蒸氣壓下降
氣液兩相平衡
蒸發(fā)
H2O(l)--------- H2O(g)
凝聚
35第4章水溶液化學(xué)
在純?nèi)軇┲屑尤腚y揮發(fā)的物質(zhì)以后,達(dá)平衡時(shí),p溶液總是小于同T下的p純?nèi)軇慈芤旱恼魵鈮合陆怠?6第4章水溶液化學(xué)△p=p純-p液蒸汽壓下降的原因:純?nèi)軇?/p>
多溶液少37第4章水溶液化學(xué)
拉烏爾定律:在一定的溫度下,難揮發(fā)的非電解質(zhì)稀溶液的蒸氣壓,等于純?nèi)軇┑恼魵鈮撼嗽撊軇┰谌芤褐械哪柗謹(jǐn)?shù)。
p:溶液的蒸氣壓p*:純?nèi)軇┑恼魵鈮簄A
:溶劑的物質(zhì)的量nB
:溶質(zhì)的物質(zhì)的量
nAp=p*———nA+nB38第4章水溶液化學(xué)2.溶液的沸點(diǎn)上升
沸點(diǎn):溶液的蒸氣壓(p溶液)與外壓(p外壓)相等時(shí)的溫度稱為該溶液的沸點(diǎn)。純水:p外=101.3kPa,t純水=100℃。實(shí)驗(yàn)證明:難揮發(fā)物質(zhì)溶液的沸點(diǎn)總是高于純?nèi)軇┑姆悬c(diǎn)。原因:溶液的蒸氣壓下降。39第4章水溶液化學(xué)
凝固點(diǎn):在一定的外壓下,溶液與純?nèi)軇┕腆w具有相同的蒸氣壓時(shí)的溫度,稱為該溶液的凝固點(diǎn)。(固液兩相平衡時(shí)的溫度)
△Tf=Kfb(B)=Tf*-Tf3.溶液的凝固點(diǎn)下降溶液的凝固點(diǎn)Tf總是低于純?nèi)軇┑哪厅c(diǎn)Tf*
。同理,根據(jù)拉烏爾定律,可得原因:溶液的蒸氣壓下降。40第4章水溶液化學(xué)4.溶液的滲透壓半透膜的作用:只許溶劑分子通過,溶質(zhì)分子不能通過;初始:溶劑分子擴(kuò)散
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