第一章溶液与胶体

第一章溶液与胶体 1-1分散系 1-2溶液的浓度 1-3非电解质稀溶液的依数性 1-4胶体溶液

1-1 分散系 一、分散系的概念二、分散系的分类

1-1 分散系 一、分散系的概念：一种或几种物质分散成微小的粒子分布在另一种物质中所构成的系统称为分散系。被分散的物质称分散质，亦称分散相；起分散作用的物质称为分散剂，亦称分散介质。

1-1 分散系 二、分散系的分类：按分散质粒子的大小分 < 1 nm溶液（ NaCl溶液） 1-100 nm胶体分散系（ Fe(OH)3溶胶） > 100 nm粗分散系（豆浆）

1-2溶液的浓度 一、物质的量浓度二、质量摩尔浓度三、摩尔分数四、质量分数五、几种溶液浓度之间的关系

气态溶液(空气) 液态溶液：(酸、碱) 固态溶液 (合金) 溶质溶剂溶液 1-2溶液的浓度广义地说，两种或两种以上的物质均匀混合而且彼此呈现分子（或离子）状态分布者均称为溶液。 • 溶液的浓度：是指一定量溶液或溶剂中所含溶质的量。 • 由于“溶质的量”可取物质的量、质量、体积，溶液的量可取质量、体积，溶剂的量常可取质量、体积等，所以在实际生活中我们所遇到的浓度的表示方法是多种多样的。

1-2溶液的浓度 一、物质的量浓度定义：单位体积溶液中所含溶质的物质的量，用符号cB表示，单位是mol·L-1或mol·dm-3。 cB = nB／V

1-2溶液的浓度 二、质量摩尔浓度定义：单位质量的溶剂中含有溶质B的物质的量，用符号bB表示，单位是mol·kg-1 。 bB = nB／mA

1-2溶液的浓度 三、摩尔分数定义：混合系统（溶液）中某组分B的物质的量占全部系统（溶液）的物质的量的分数，用符号xB表示，量纲是1。 xB = nB／n

1-2溶液的浓度 四、质量分数定义：混合系统中，某组分B的质量占混合物的总质量的分数，用符号wB表示，量纲是1。 wB = mB／m

1-2溶液的浓度 五、溶液浓度之间的关系 1.物质的量浓度与质量分数

【例】： w(HAc)=4.64%的醋酸水溶液，在20℃时，ρ=1.005 kg·L-1。求算c(HAc)。解：

【例】：在常温下取NaCl饱和溶液10.00cm3，测得其质量为12.003g，将溶液蒸干，得NaCl固体3.173g。求：（1）NaCl饱和溶液的质量百分浓度，（2）物质的量浓度，（3）质量摩尔浓度，（4）饱和溶液中NaCl和H2O的物质的量分数。【例】：在常温下取NaCl饱和溶液10.00cm3，测得其质量为12.003g，将溶液蒸干，得NaCl固体3.173g。求：（1）NaCl饱和溶液的质量百分浓度，（2）物质的量浓度，（3）质量摩尔浓度，（4）饱和溶液中NaCl和H2O的物质的量分数。解：（1）NaCl饱和溶液的质量百分浓度为： (2) NaCl饱和溶液的物质的量浓度为：

(3) NaCl饱和溶液的质量摩尔浓度为： （4）NaCl饱和溶液中

1-3非电解质稀溶液的依数性 一、溶液的蒸气压下降二、溶液的凝固点下降三、溶液的沸点上升四、溶液的渗透压

1-3非电解质稀溶液的依数性 依数性：只与溶质粒子的数目有关而与溶质本性无关的性质称为溶液的依数性，又叫溶液的通性。依数性中较为明显的是：溶液的蒸气压下降溶液的沸点上升溶液的凝固点下降溶液具有渗透压粒子：溶液中实际存在的分子、离子等。

蒸发 H2O(l) H2O(g) 凝聚蒸发凝聚气液两相平衡纯水的蒸气压示意图 1-3非电解质稀溶液的依数性一、溶液的蒸气压下降初始： V蒸发 > V凝聚平衡： V蒸发 = V凝聚

1-3非电解质稀溶液的依数性 饱和蒸气压：在一定的温度下，当蒸发的速度等于凝聚的速度，液态水与它的蒸气处于动态平衡，这时的蒸气压称为水在此温度下的饱和蒸气压，简称蒸气压。用符号p表示。注意： ①同一温度，溶剂不同，其蒸气压不同； ②同一溶剂，温度不同，其蒸气压也不同。

1-3非电解质稀溶液的依数性 在纯溶剂中加入难挥发的物质以后，达平衡时，p溶液总是小于同 T下的p纯溶剂，即溶液的蒸气压下降。蒸气压下降值△p=p纯－p液。

1-3非电解质稀溶液的依数性 蒸汽压下降的原因：纯溶剂溶液 ∴p液<p纯剂，c液越大，p液越小。 p纯-p液的差值也越大。

1-3非电解质稀溶液的依数性

1-3非电解质稀溶液的依数性 拉乌尔定律：在一定的温度下，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该溶剂在溶液中的摩尔分数。 p ：溶液的蒸气压 pA*：纯溶剂的蒸气压 nA ：溶剂的物质的量 nB ：溶质的物质的量

1-3非电解质稀溶液的依数性 ∴ nA + nB ≈ nA ∵是稀溶液， nA >> nB nB △p≈ pA*—— nA ∵nA＝mA/MA nB nB ∴ △p≈ pA*—— ＝ pA* — · MA nA mA nB △p＝ pA* ·MA ——＝K·b(B ) mA

1-3非电解质稀溶液的依数性 二、溶液的凝固点下降凝固点：在一定的外压下，溶液与纯溶剂固体具有相同的蒸气压时的温度，称为该溶液的凝固点。(固液两相平衡时的温度)

1-3非电解质稀溶液的依数性 实验证明，溶液的凝固点下降值与溶液的质量摩尔浓度成正比： Kf：摩尔凝固点下降常数，与溶剂的本性有关，而与溶质的本性无关，K· kg · mol -1。常见溶剂的Kf值见教材。 bB：溶质的质量摩尔浓度， mol·kg-1。

1-3非电解质稀溶液的依数性 【例】：为防止水箱结冰，可加入甘油以降低其凝固点，如需使凝固点降低到270.00K(-3.15℃)，在100 g水中应加入甘油多少g ?（已知水的Kf＝1.86 K∙kg∙mol-1，甘油的摩尔质量为M＝92 g∙mol-1）【解】ΔTf＝ Tf*－Tf＝273.15K－270.00k＝3.15 K mB＝M×nB＝92 g∙mol-1×0.169 mol＝15.55 g

1-3非电解质稀溶液的依数性 溶液凝固点下降的应用 • 冰和盐混合物常用作制冷剂：冰的表面总附有少量水，当撒上盐后，盐溶解在水中形成溶液，由于溶液蒸气压下降，使其低于冰的蒸气压，冰就要融化。随着冰的融化，要吸收大量的热，于是冰盐混合物的温度就降低。采用NaCl和冰，温度最低可降到-22℃，用CaCl2·6H2O和冰最低可降到-55℃。 • 凝固点下降还可用来测定作为溶质的未知物的相对分子质量。

1-3非电解质稀溶液的依数性 三、溶液的沸点上升沸点：液体的蒸气压等于外界大气压力时液体对应的温度。纯水：p外 = 101.3kPa，t纯水 = 100℃. 沸点上升：难挥发物质溶液的沸点总是高于纯溶剂的沸点的现象。

p po kpa 蒸气压 101.3kpa A B’ △p △Tb 温度 Tb* T b 1-3非电解质稀溶液的依数性根本原因：蒸汽压下降 p溶液<p纯溶剂, 溶液的沸点上升示意图 B 溶剂溶液

1-3非电解质稀溶液的依数性 △Tb = Tb- Tb* = Kb·bB Kb：摩尔沸点上升常数，与溶剂的本性有关，而与溶质的本性无关，K· kg · mol-1。常见溶剂的Kb值见教材14页表1-8。 bB：溶质的质量摩尔浓度， mol·kg-1。

1-3非电解质稀溶液的依数性 四、溶液的渗透压半透膜：仅允许溶剂分子而不允许溶质分子通过的薄膜。渗透：溶剂分子通过半透膜自动单向扩散的过程。渗透压：在一定的温度下，恰能阻止渗透发生所需施加的外压力，用符号π表示。渗透作用产生的条件： ①半透膜存在；②膜两侧溶液的浓度不相等。

1-3非电解质稀溶液的依数性 P 反渗透：在浓溶液一侧增加的压力大于渗透压可使溶剂进入稀溶液（或溶剂）。

1-3非电解质稀溶液的依数性 范特霍夫公式： ΠV=nBRT 或 Π=cBRT ≈ bBRT 溶液很稀时， cB≈ bB 。

1-3非电解质稀溶液的依数性 【例】：某蛋白质饱和水溶液，每升含蛋白质5.18 g，在T＝298.15 K时测得其渗透压为0.413 kPa，求此蛋白质的摩尔质量。【解】

例：质量摩尔浓度均为0.10 mol·kg-1的BaCl2, HCl, HAc, 蔗糖水溶液的粒子数、蒸气压、沸点、凝固点和渗透压的次序排序。解：粒子数从多到少： BaCl2 →HCl → HAc → 蔗糖蒸气压从高到低：蔗糖 → HAc → HCl → BaCl2 沸点从高到低： BaCl2 → HCl → HAc → 蔗糖凝固点从高到低：蔗糖→ HAc → HCl → BaCl2 渗透压从大到小： BaCl2 → HCl → HAc → 蔗糖

1-4 非电解质稀溶液的依数性 渗透压平衡与生命过程的密切关系： ①给患者输液的浓度；② 植物的生长；③ 人的营养循环。

1-4胶体溶液 一、分散度和表面吸附二、胶团结构三、胶体溶液的性质四、胶体溶液的稳定性与聚沉

1-4胶体溶液 一、分散度和表面吸附相：体系中具有相同化学性质和物理性质的均匀部分。相的特点：分散度：物质的分散程度，分散质粒子越小，分散程度越大。比表面积：单位体积的表面积，用符号s表示。

(1) 任何部分的物理性质和化学性质相同； (2) 一个相并不一定是一种物质，如食盐溶液(NaCl和H2O)； (3) 单相体系如：饱和食盐水、糖水等。特点：溶质与溶剂已成一体，组分间没有界面； (4) 多相体系如不溶于水的盐溶液；水与油组成的体系及等。特点: 各组分的物理性质和化学性质不同，并具有明显的界面。

1-4胶体溶液 表面能: 液体或固体表面粒子比内部粒子多出的这部分能量。系统的分散度越高，比表面积越大，表面能就越高，系统就越不稳定，因此液体和固体都有自动降低表面自由能的能力。表面吸附是降低表面能的有效手段之一。

1-4胶体溶液 二、胶团结构胶体是一个高度分散的系统，胶体粒子的总表面积非常大，因而具有很高的吸附能力，并能选择性地吸附异性电荷的离子。以AgI溶胶为例来说明胶团的结构：在制备AgI过程中，若AgNO3过量，则胶核优先吸附Ag+而带电正电；若KI过量，则胶核优先吸附I-而带负电。

- - + x + (A g I ) n A g n - x NO ] x NO · · （） · m 3 3 胶核电位离子反离子胶团胶粒扩散层 [ 吸附层扩散层扩散双电层 AgI溶胶胶团结构（Ag+过量）

当KI过量时，胶粒带负电荷，胶团结构如下： [(AgI )m • n I-• (n - x ) K+] x- • x K+ Fe(OH)3溶胶： { [ Fe (OH)3]m • n FeO+ • (n - x) Cl-}x+ • xCl- As2S3溶胶： [( As2S3 )m• n HS- • (n -x) H+]x- • x H+ 硅酸溶胶： [（SiO2)m • n HSiO3- • (n-x) H+]x- • x H+ 胶粒带电，胶团不带电（电中性）

1-4胶体溶液 三、溶胶的稳定性与聚沉溶胶的稳定性 (1)动力学稳定性由于胶粒存在布朗运动，它能克服重力场的影响而不下沉。 (2)胶粒带电胶粒表面都带有相同电荷，由于同种电荷之间的排斥作用，可阻止胶粒相互碰撞而聚结成大颗粒沉淀。 (3)溶剂化作用溶胶胶团结构中的吸附层和扩散层的离子都是溶剂化的，在此溶剂化层的保护下，胶粒就难因碰撞而聚沉。

1-4胶体溶液 溶胶的不稳定性：溶胶是多相、高分散系统，具有很大的表面能，有自发聚集成较大颗粒以降低表面能的趋势，是热力学不稳定系统。溶胶的聚沉：分散质粒子合并变大，最后从分散剂中分离出来的过程。

(1) 长时间加热； (2) 加入带相反电荷的胶体； (3) 加入电解质。（研究最多应用最广）电解质的聚沉能力大小常用聚沉值来表示。聚沉值：使一定的溶胶在一定的时间内开始聚沉所需的电解质的最低浓度。单位：m mol · L-1 聚沉值大，表示该电解质的聚沉能力小，聚沉值与聚沉能力成倒数关系。

聚沉能力主要取决于能引起溶胶聚沉的反离子电荷数（即化合价数），离子带电荷越高，其聚沉能力越强聚沉能力主要取决于能引起溶胶聚沉的反离子电荷数（即化合价数），离子带电荷越高，其聚沉能力越强一般来说聚沉能力(同种电荷)：三价离子>>二价离子>>一价离子

Question Sb2S3溶液的稳定剂是H2S，试写出其胶团结构，以NaCl，BaCl2，Na3PO4作聚沉剂时，聚沉能力最大的是什么? 【解】H2S在溶液中离解为H＋和HS－，所以Sb2S3溶液胶团结构为： [(Sb2S3)m·nHS－(n－x)H+]x－·xH＋由于胶粒带负电，聚沉能力最大的是BaCl2。

例：用BaCl2和Na2SO4制备BaSO4溶胶，该溶胶的胶粒在电场中向正极移动，写出其胶团结构式并判断KI、MgCl2与AlCl3在相同浓度时的聚沉能力。例：用BaCl2和Na2SO4制备BaSO4溶胶，该溶胶的胶粒在电场中向正极移动，写出其胶团结构式并判断KI、MgCl2与AlCl3在相同浓度时的聚沉能力。解：胶团结构式为 [(BaSO4)m• nSO42–• 2(n-x)Na+]2x–• 2xNa+ 聚沉能力： AlCl3＞MgCl＞2KI

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