大学无机化学溶液和胶体

1第一章第一章 溶液和胶体溶液和胶体21-1 1-1 溶溶 液液一、基本概念一、基本概念分散系分散系：一种或几种物质以细小的粒子分散在另一：一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。种物质里所形成的体系。分散质分散质（分散相）：被分散的物质（分散相）：被分散的物质分散剂分散剂（分散介质）：把分散质分散开来的物质（分散介质）：把分散质分散开来的物质3按照分散质粒子的大小分：按照分散质粒子的大小分：分子分散系分子分散系：粒子平均直径：粒子平均直径 d 100 nm (多相体系多相体系)4 体系中物理性质和化学性质完全相同的一部分称体系中物理性质和化学性质完全相同的一部分称为为相相。相与相之间有明确的相与相之间有明确的界面界面分隔开来，这个界面可分隔开来，这个界面可以是具体的，也可以是假想的。以是具体的，也可以是假想的。根据相的存在状态不同，分为气相、液相和固相；根据相的存在状态不同，分为气相、液相和固相；只有一个相的体系称为单相体系或只有一个相的体系称为单相体系或均相体系均相体系；有两个或两个以上相的体系称为有两个或两个以上相的体系称为多相体系多相体系。5二、溶液浓度的表示方法：二、溶液浓度的表示方法：溶液的浓度溶液的浓度:一定量溶液或溶剂中所含溶质的量称为溶一定量溶液或溶剂中所含溶质的量称为溶 液的浓度液的浓度。质量摩尔浓度质量摩尔浓度(mol kg-1)：物质的量浓度物质的量浓度(mol L-1):也有的书上用也有的书上用 bB表示质量摩尔浓度表示质量摩尔浓度mB=溶质的物质的量溶质的物质的量溶剂的质量溶剂的质量CB=溶质的物质的量溶质的物质的量溶液的体积溶液的体积6摩尔分数摩尔分数：xB=混合物中混合物中B的物质的量的物质的量混合物的总物质的量混合物的总物质的量体积分数体积分数:(同温同压下同温同压下）B=混合气体中组分混合气体中组分B的体积的体积混合气体的总体积混合气体的总体积质量分数质量分数：w=溶质的质量溶质的质量/溶液的质量溶液的质量7百分比浓度百分比浓度：即质量百分比浓度或质量分数。用溶质即质量百分比浓度或质量分数。用溶质 的质量占全部溶液质量的百分比表示的的质量占全部溶液质量的百分比表示的 溶液的浓度。溶液的浓度。体积比浓度体积比浓度：以液体试剂与溶剂体积之比来表示溶液：以液体试剂与溶剂体积之比来表示溶液 浓度的方法。如将浓度的方法。如将1体积浓硫酸与体积浓硫酸与5体积体积 水混和得到的硫酸溶液浓度就是水混和得到的硫酸溶液浓度就是1:5，或记为或记为(1:5)H2SO4。*质量体积浓度质量体积浓度：以每升溶液中含有多少克溶质来表：以每升溶液中含有多少克溶质来表 示示 溶液浓度的一种方法。如某溶液的溶液浓度的一种方法。如某溶液的 浓度为浓度为5克克/升，表示升，表示1升此溶液中含有升此溶液中含有5 克溶质克溶质。8ppm浓度浓度：溶液的浓度用溶质质量占溶液质量的百万：溶液的浓度用溶质质量占溶液质量的百万 分之比来表示的叫分之比来表示的叫ppm浓度，即浓度，即每千克溶每千克溶 液中含溶质的毫克数液中含溶质的毫克数。10-6 这种浓度表示方法常用于极稀的溶液这种浓度表示方法常用于极稀的溶液(如植如植 物生长刺激素溶液物生长刺激素溶液)或自然环境、食物中有或自然环境、食物中有 害物质含量的表示。害物质含量的表示。ppb浓度浓度：溶液的浓度用溶质质量占溶液质量的十亿：溶液的浓度用溶质质量占溶液质量的十亿 分之比来表示的叫分之比来表示的叫ppb浓度，即浓度，即每千克溶每千克溶液液 中含溶质的微克数中含溶质的微克数。这种浓度表示方法用。这种浓度表示方法用 于极稀的溶液和某些含量极低的物质于极稀的溶液和某些含量极低的物质.10-99溶解度溶解度：一定温度下，：一定温度下，100g溶剂中所能溶解的溶质溶剂中所能溶解的溶质 的最大克数。的最大克数。(区别于饱和溶液区别于饱和溶液)100g 100g水中溶解水中溶解1g1g以上称以上称可溶物质可溶物质；溶解溶解1g 1g 0.1g0.1g称称微溶物质微溶物质；溶解溶解0.1g0.1g以下称以下称难溶物质。难溶物质。“相似相溶相似相溶”原理原理：溶质与溶剂在结构和极性上相：溶质与溶剂在结构和极性上相 似；似；“相溶相溶”指彼此互溶。指彼此互溶。10固体溶解度：固体溶解度：在一定温度下，某固体物质在在一定温度下，某固体物质在100克溶剂中达到克溶剂中达到饱和状态时所溶解的质量饱和状态时所溶解的质量。饱和溶液饱和溶液(saturated solution)：在一定温度下，溶质在溶剂中溶解的量达到最在一定温度下，溶质在溶剂中溶解的量达到最大时的溶液叫做饱和溶液大时的溶液叫做饱和溶液。溶质溶于溶剂的溶解过程中，首先是溶质在溶溶质溶于溶剂的溶解过程中，首先是溶质在溶剂中的扩散作用，在溶质表面的分子或离子开始溶剂中的扩散作用，在溶质表面的分子或离子开始溶解，进而扩散到溶剂中。解，进而扩散到溶剂中。11 被溶解了的分子或离子在溶液中不断地运动，被溶解了的分子或离子在溶液中不断地运动，当它们和固体表面碰撞时，就有停留在表面上的可当它们和固体表面碰撞时，就有停留在表面上的可能，这种淀积作用是溶解的逆过程。当固体溶质继能，这种淀积作用是溶解的逆过程。当固体溶质继续溶解，溶液浓度不断增大到某个数值时，淀积和续溶解，溶液浓度不断增大到某个数值时，淀积和溶解两种作用达成动态平衡状态，即在单位时间内溶解两种作用达成动态平衡状态，即在单位时间内溶解在溶剂中的分子或离子数，和淀积到溶质表面溶解在溶剂中的分子或离子数，和淀积到溶质表面上的分子或离子数相等时，溶解和淀积虽仍在不断上的分子或离子数相等时，溶解和淀积虽仍在不断地进行，但如果温度不改变，则溶液的浓度已经达地进行，但如果温度不改变，则溶液的浓度已经达到稳定状态，这样的溶液称为饱和溶液，其中所含到稳定状态，这样的溶液称为饱和溶液，其中所含溶质的量，即该溶质在该温度下的溶解度。溶质的量，即该溶质在该温度下的溶解度。12 由此可见，在饱和溶液中，溶质的溶解速率由此可见，在饱和溶液中，溶质的溶解速率与它从溶液中淀积的速率相等，处于动态平衡状与它从溶液中淀积的速率相等，处于动态平衡状态。态。在一定温度下，一定量的溶剂中不能再溶解在一定温度下，一定量的溶剂中不能再溶解某种溶质的溶液某种溶质的溶液(即已达到该溶质的溶解度的溶即已达到该溶质的溶解度的溶液液)。如果在同一温度下，某种溶质还能继续溶解。如果在同一温度下，某种溶质还能继续溶解的溶液的溶液(即尚未达到该溶质的溶解度的溶液即尚未达到该溶质的溶解度的溶液)，称，称“不饱和溶液不饱和溶液”。如果溶质是气体，还要指明气。如果溶质是气体，还要指明气体的压强。体的压强。13分配定律分配定律：一定温度下，一种溶质分配在互不相溶一定温度下，一种溶质分配在互不相溶 的两种溶剂中的浓度比值为一常数。的两种溶剂中的浓度比值为一常数。(如萃取和抽提如萃取和抽提)BBCCK/14三、三、*水（了解）水（了解）水、阳光和空气是人类生存的物质基础。生命水、阳光和空气是人类生存的物质基础。生命过程离不开水。水是在动植物组织内最丰富的物质，过程离不开水。水是在动植物组织内最丰富的物质，占人体质量的占人体质量的70%。水中含有很多溶解的物质，如海水中主要成分水中含有很多溶解的物质，如海水中主要成分是是Na+和和Cl-（还有（还有K+，Ca2+，Mg2+，SO42-，HCO3-和和Br-），河水中主要成分是），河水中主要成分是Ca2+和和HCO3-。15 水在地球上分布最广，覆盖地球表面水在地球上分布最广，覆盖地球表面70%。地地球的储水量很丰富，共有球的储水量很丰富，共有14.5亿立方千米亿立方千米之多。之多。地地表、地下和大气层中总水量约表、地下和大气层中总水量约1.31021kg，约占地，约占地球质量的球质量的5%。但是其中海水却占了但是其中海水却占了97.2%，陆地淡陆地淡水仅占水仅占2.8%，而，而与人类生活最密切的江河、淡水湖与人类生活最密切的江河、淡水湖和浅层地下水等淡水，又仅占淡水储量的和浅层地下水等淡水，又仅占淡水储量的0.34%（不到总水量的（不到总水量的0.003%）。更令人担忧的是，这数。更令人担忧的是，这数量极有限的淡水，正越来越多地受到污染量极有限的淡水，正越来越多地受到污染。16据科学界估计，全世界有半数以上的国家和地区缺据科学界估计，全世界有半数以上的国家和地区缺乏饮用水，特别是经济欠发达的第三世界国家，目乏饮用水，特别是经济欠发达的第三世界国家，目前已有前已有70即即17亿人亿人喝不上清洁水，世界已有将近喝不上清洁水，世界已有将近80人口人口受到水荒的威胁。受到水荒的威胁。我国人均淡水为世界人我国人均淡水为世界人均水平的均水平的四分之一四分之一，属于缺水国家。全国已有，属于缺水国家。全国已有300多个城市多个城市缺水，已有缺水，已有29的人正在饮用不良水的人正在饮用不良水，其其中已有中已有7000万人正在饮用高氟水。每年因缺水而造万人正在饮用高氟水。每年因缺水而造成的经济损失达成的经济损失达100多亿元，多亿元，因水污染而造成的经因水污染而造成的经济济损失更达400多亿元。17以上数据充分说明：水资源短缺成了当今世界面临的以上数据充分说明：水资源短缺成了当今世界面临的重大课题。前不久，联合国的人类环境和世界水会议重大课题。前不久，联合国的人类环境和世界水会议已发出已发出警告：人类在石油危机之后，下一个危机就是警告：人类在石油危机之后，下一个危机就是水水。因此，保护和更有效合理利用水资源，是世界各。因此，保护和更有效合理利用水资源，是世界各国政府面临的一项紧迫任务。国政府面临的一项紧迫任务。一则公益广告上所说：“节约用水，否则，我们看到的最后一滴水将是自己的眼泪”。“水危机水危机”并非危言耸听！并非危言耸听！181993年1月18日，联合国大会通过决议，将每年的每年的3 3月月2222日定为日定为“世界水日世界水日”。我国把每年的3月22日-28日定为“中国水周”，每年5月15日所在的那一周作为城市节约用水宣传周。水的特性？与水分子的极性有关水的特性？与水分子的极性有关所有固态和液态物质中，水的比热容最大；所有固态和液态物质中，水的比热容最大；3.98 OC时，水的密度最大时，水的密度最大水结冰时体积增大水结冰时体积增大19 从环境角度来说，最完善的措施是拦水和调水。从环境角度来说，最完善的措施是拦水和调水。改变水资源的时空分布，充分利用水资源。同时注重改变水资源的时空分布，充分利用水资源。同时注重节约用水，提高水资源利用率：工业方面提倡节水产节约用水，提高水资源利用率：工业方面提倡节水产业、控制污染物的排放，加强废水处理；农业方面应业、控制污染物的排放，加强废水处理；农业方面应采用先进的灌溉方式（喷灌、滴灌）等。水是生命的采用先进的灌溉方式（喷灌、滴灌）等。水是生命的基础，它不仅关系到人类生活的质量，还影响到人类基础，它不仅关系到人类生活的质量，还影响到人类的生存能力。我们必须增强水的危机意识，珍惜水，的生存能力。我们必须增强水的危机意识，珍惜水，节约水，保护水资源。节约水，保护水资源。具体到实验中，在洗涤仪器时，具体到实验中，在洗涤仪器时，要遵循要遵循“少量多次少量多次”的原则的原则。20 水污染水污染主要有如下几种类型：主要有如下几种类型：(a)有毒物质的污染有毒物质的污染：无机重金属离子，如无机重金属离子，如Hg2+，Cd2+，Pb2+，Cr()等，以及非金属元素砷等，以及非金属元素砷(As2O3)和氰的化合物和氰的化合物(CN-)高毒性的有机农药，如多氯联苯、有机磷农药等高毒性的有机农药，如多氯联苯、有机磷农药等 生活污水中所带的细菌和病毒生活污水中所带的细菌和病毒(b)无毒营养物质的污染无毒营养物质的污染：包括洗涤剂中的磷酸盐，化肥中的磷酸盐和硝酸包括洗涤剂中的磷酸盐，化肥中的磷酸盐和硝酸 盐，以及人和动物的排泄物，腐败的植物等。盐，以及人和动物的排泄物，腐败的植物等。“富营养化富营养化”21(c)热污染热污染：热不能全部转化为功，被排入河流湖泊：热不能全部转化为功，被排入河流湖泊中提高了水温，降低了水中氧气的溶解度，也促进中提高了水温，降低了水中氧气的溶解度，也促进了藻类和微生物的繁殖，不利于水中动物的生存。了藻类和微生物的繁殖，不利于水中动物的生存。22四、稀溶液的依数性四、稀溶液的依数性 对于浓度较稀的溶液（对于浓度较稀的溶液（难挥发难挥发非电解质非电解质稀溶液稀溶液），溶液的某些性质溶液的某些性质（如如蒸气压下降蒸气压下降，沸点升高沸点升高，凝固凝固点下降点下降和和渗透压渗透压等等）只与溶液的浓度有关，而与溶只与溶液的浓度有关，而与溶液的本性无关液的本性无关，称为称为稀溶液的依数性稀溶液的依数性（依赖于溶质依赖于溶质粒子数的性质）。粒子数的性质）。23稀溶液的定义稀溶液的定义：-广义定义广义定义 两种挥发性物质组成一溶液，在一定的温度和压两种挥发性物质组成一溶液，在一定的温度和压力下，在一定的浓度范围内，溶剂遵守力下，在一定的浓度范围内，溶剂遵守Raoult定律，定律，溶质遵守溶质遵守Henry定律，这种溶液称为稀溶液。定律，这种溶液称为稀溶液。值得注意的是：化学热力学中的稀溶液并不仅值得注意的是：化学热力学中的稀溶液并不仅仅是指浓度很小的溶液。仅是指浓度很小的溶液。241、水的相图、水的相图 在不同的温度及压力条件下，水可以三种不在不同的温度及压力条件下，水可以三种不同的聚集状态而存在，即气同的聚集状态而存在，即气(g,gas)、固、固(s,solid)、液、液(l,liquid)蒸发蒸发-由液态变为气态的过程叫蒸发，也叫汽化；由液态变为气态的过程叫蒸发，也叫汽化；水的饱和蒸气压水的饱和蒸气压-在一定温度下，当水蒸发为水在一定温度下，当水蒸发为水蒸气的过程与水蒸气凝结成液态水的过程处于平蒸气的过程与水蒸气凝结成液态水的过程处于平衡状态时，气相中水蒸气所产生的压力称为水的衡状态时，气相中水蒸气所产生的压力称为水的饱和蒸气压饱和蒸气压P（Pressure),随温度的升高而增大。随温度的升高而增大。熔化：熔化：升华：升华：25沸点：沸点：水的饱和蒸气压等于外压时的温度，即为水水的饱和蒸气压等于外压时的温度，即为水 (boiling point)的沸点。当外压为的沸点。当外压为101325Pa时的温度时的温度为水的正常沸点，即为为水的正常沸点，即为100 OC凝固点：凝固点：液态水与冰在一定压力下处于平衡状态时所液态水与冰在一定压力下处于平衡状态时所 (freezing point)对应的温度称为水的对应的温度称为水的 凝固点；简单地凝固点；简单地说，水的说，水的 蒸气压与冰的蒸气压相等时的温度，随压蒸气压与冰的蒸气压相等时的温度，随压 力的增大而降低。力的增大而降低。水的相图（得到？）26三相点：温度为0.0098度，压力为 609 Pa“相”与“态”的区别？单相区AOOA线表示冰的熔点或水的凝固点曲线，曲线上的任一点都表示冰与水的平衡，也表示冰在不同压力下的熔点或水在不同压力下的凝固点。272.溶液的蒸气压下降溶液的蒸气压下降-拉乌尔定律（拉乌尔定律（Raoult）法国物理学家拉乌尔总结出：法国物理学家拉乌尔总结出：在一定温度下，难挥发非电解质在一定温度下，难挥发非电解质稀溶液的蒸气稀溶液的蒸气压压等于纯溶剂的蒸气压与等于纯溶剂的蒸气压与溶剂溶剂摩尔分数的乘积，蒸摩尔分数的乘积，蒸气压的下降与气压的下降与溶质溶质的摩尔分数成正比。的摩尔分数成正比。pA*为纯溶剂为纯溶剂蒸气压蒸气压p=pA*A A:溶剂分子溶剂分子p=pA*(1-B)B:溶质分子溶质分子p=pA*-p=pA*B :摩尔分数摩尔分数28 把液体置于密闭容器中，在一定温度下，当液体把液体置于密闭容器中，在一定温度下，当液体的蒸发速率与蒸气的凝结速率相等时，气、液两相达的蒸发速率与蒸气的凝结速率相等时，气、液两相达到平衡，水面上的蒸气浓度不再改变，此时蒸气的压到平衡，水面上的蒸气浓度不再改变，此时蒸气的压力叫做液体的饱和蒸气压，简称力叫做液体的饱和蒸气压，简称蒸气压。蒸气压。它仅与液体它仅与液体的本质和温度有关，与液体的量以及液面上方空间的的本质和温度有关，与液体的量以及液面上方空间的体积无关体积无关。29蒸气压下降原因蒸气压下降原因:在难挥发非电解质溶液中，溶液的蒸气压实际在难挥发非电解质溶液中，溶液的蒸气压实际就是溶剂的蒸气压。由于溶质的加入，溶剂的表面就是溶剂的蒸气压。由于溶质的加入，溶剂的表面被溶质分子部分占据，单位时间内蒸发出表面的溶被溶质分子部分占据，单位时间内蒸发出表面的溶剂分子比纯溶剂时为少。剂分子比纯溶剂时为少。因此，在达到蒸发因此，在达到蒸发凝结平衡时，凝结平衡时，溶液的蒸气压必然低于纯溶剂的溶液的蒸气压必然低于纯溶剂的蒸气压。蒸气压。30说明：说明：如果溶质是挥发的，则溶液的蒸气压不一定会下如果溶质是挥发的，则溶液的蒸气压不一定会下降；降；如果溶质是电解质，或非电解质溶液浓度大，则如果溶质是电解质，或非电解质溶液浓度大，则溶液的蒸气压也会下降，而且下降很明显，但不符合溶液的蒸气压也会下降，而且下降很明显，但不符合上述拉乌尔定律。上述拉乌尔定律。拉乌尔定律成立的前提条件是：难挥发非电解质拉乌尔定律成立的前提条件是：难挥发非电解质的稀溶液的稀溶液。313 溶液的沸点升高和凝固点下降溶液的沸点升高和凝固点下降 当液体的蒸气压等于外界压力时，液体就沸腾，当液体的蒸气压等于外界压力时，液体就沸腾，此时的温度叫做此时的温度叫做沸点沸点。沸点随外界压力而改变，。沸点随外界压力而改变，通常通常说的沸点指说的沸点指1atm下的正常沸点下的正常沸点。当液体的蒸气压等于其固态的蒸气压时，液体就当液体的蒸气压等于其固态的蒸气压时，液体就凝固，此时的温度叫做凝固，此时的温度叫做凝固点凝固点。固体在一定温度下也。固体在一定温度下也有一定的蒸气压，一般情况下固体的蒸气压都很小。有一定的蒸气压，一般情况下固体的蒸气压都很小。若固相蒸气压小于液相蒸气压，则液相要向固相转化；若固相蒸气压小于液相蒸气压，则液相要向固相转化；反之，固相向液相转化。反之，固相向液相转化。32 溶液的凝固，先是溶剂凝固为固体析出。如在溶液的凝固，先是溶剂凝固为固体析出。如在水溶液中，随着冰的析出，溶液的浓度就逐渐增大，水溶液中，随着冰的析出，溶液的浓度就逐渐增大，凝固点也不断降低，直到某一浓度时，溶剂和溶质凝固点也不断降低，直到某一浓度时，溶剂和溶质按一定比例一齐析出凝固成固体，形成低溶点混合按一定比例一齐析出凝固成固体，形成低溶点混合物。所以溶液不是在某一温度凝固，而是在一定温物。所以溶液不是在某一温度凝固，而是在一定温度范围内凝固。溶液的凝固点通常是指开始析出固度范围内凝固。溶液的凝固点通常是指开始析出固态溶剂时的温度态溶剂时的温度。在我们现基础课阶段，溶液凝固时，只析出在我们现基础课阶段，溶液凝固时，只析出纯溶剂，溶质不析出。纯溶剂，溶质不析出。33101.30.611水的蒸气压/kPa 温度/0100 TbTf水溶液ABCAB:水的蒸气压曲线水的蒸气压曲线AC:冰的蒸气压曲线冰的蒸气压曲线注意：溶质是加到水中，只溶质是加到水中，只影响溶液的蒸气压，影响溶液的蒸气压，而对而对固相冰的蒸气压固相冰的蒸气压没有影响。因此此时没有影响。因此此时溶液的蒸气压必定低溶液的蒸气压必定低于冰的蒸气压。且只于冰的蒸气压。且只有在更低的温度下两有在更低的温度下两蒸气压才会相等。蒸气压才会相等。34AB:水的蒸气压曲线 AC:冰的蒸气压曲线35 造成溶液沸点升高和凝固点下降的根本原因是溶造成溶液沸点升高和凝固点下降的根本原因是溶液的蒸气压下降液的蒸气压下降。实验结果证明难挥发非电解质稀溶。实验结果证明难挥发非电解质稀溶液的沸点升高和凝固点下降与溶液的质量摩尔浓度成液的沸点升高和凝固点下降与溶液的质量摩尔浓度成正比。即：正比。即：Tb =Kb bB(溶剂的摩尔沸点升高常数溶剂的摩尔沸点升高常数)Tf =Kf bB (溶剂的摩尔凝固点下降常数溶剂的摩尔凝固点下降常数)单位：单位：Kkgmol-1Kb和和Kf只取决于溶剂的本性，与溶质本性无关只取决于溶剂的本性，与溶质本性无关;36 在科学研究中，常利用稀溶液沸点升高和凝固点在科学研究中，常利用稀溶液沸点升高和凝固点降低的规律来测定非电解质物质的相对分子质量。降低的规律来测定非电解质物质的相对分子质量。例：把例：把 1.09g 葡萄糖溶于葡萄糖溶于 20g 水中，所得溶液在水中，所得溶液在 101.325kPa 下沸点升高了下沸点升高了0.156K，求葡萄糖的摩尔质量求葡萄糖的摩尔质量M。（水的（水的Kb等于等于0.512K kg mol-1）解：解：Tb =Kb b M=179 g/mol(理论值为180g/mol)1000/20/09.1512.0156.0M37 *稀溶液的沸点升高和凝固点降低的规律在生稀溶液的沸点升高和凝固点降低的规律在生产上和生活中有产上和生活中有 广泛的应用和实例：广泛的应用和实例：在汽车和坦克的散热在汽车和坦克的散热(水箱水箱)中加入适量的非电中加入适量的非电解质解质(如甘油、乙二醇等如甘油、乙二醇等)，可降低冷却水的冻结温，可降低冷却水的冻结温度，以保证汽车和坦克等在严寒气候下仍能正常运度，以保证汽车和坦克等在严寒气候下仍能正常运行（不涨破水箱）行（不涨破水箱）。盐和水的凝固点很低，生活中，利用这一性质，常在积雪融盐和水的凝固点很低，生活中，利用这一性质，常在积雪融化时撒盐以免结冰路滑造成交通事故。氯化钠和雪的混合物，温化时撒盐以免结冰路滑造成交通事故。氯化钠和雪的混合物，温度可降低到度可降低到-22；氯化钙和冰混合后，可得；氯化钙和冰混合后，可得-55的低温，均可的低温，均可作冷却剂用。作冷却剂用。38注意：如果溶质是挥发的，由于溶液的蒸气压不一定会如果溶质是挥发的，由于溶液的蒸气压不一定会下降，所以，溶液的沸点不一定会升高、凝固点不一下降，所以，溶液的沸点不一定会升高、凝固点不一定会下降；定会下降；如果溶质是电解质，或非电解质溶液浓度大，则如果溶质是电解质，或非电解质溶液浓度大，则溶液的沸点一定升高、凝固点一定下降，但不符合上溶液的沸点一定升高、凝固点一定下降，但不符合上述定量关系。述定量关系。难挥发非电解质的稀溶液的沸点升高、凝固点下难挥发非电解质的稀溶液的沸点升高、凝固点下降，即降，即 Tb =Kb bB Tf =Kf bB39注注：a)浓溶液浓溶液由于在溶液中溶质分子较多，分子间的相由于在溶液中溶质分子较多，分子间的相 互影响增大。因此，在浓溶液中不存在稀溶液的通互影响增大。因此，在浓溶液中不存在稀溶液的通 性所表明的定量关系。性所表明的定量关系。b)电解质电解质在溶液中电离，其中粒子数显著增加，故在溶液中电离，其中粒子数显著增加，故上述性质要比相同浓度的非电解质溶液变化大得上述性质要比相同浓度的非电解质溶液变化大得多，不存在稀溶液定律所表明的定量关系。多，不存在稀溶液定律所表明的定量关系。c)若溶质是挥发的，则不存在稀溶液性质或若溶质是挥发的，则不存在稀溶液性质或不存在不存在稀溶液定律所表明的定量关系稀溶液定律所表明的定量关系404、溶液的渗透压溶液的渗透压 渗透渗透-溶剂分子通过半透膜向溶液自动扩散的溶剂分子通过半透膜向溶液自动扩散的过程，称为过程，称为渗透渗透。半透膜半透膜-只允许溶剂分子通过，而溶质分子不只允许溶剂分子通过，而溶质分子不能通过的膜，叫能通过的膜，叫半透膜半透膜。动物的膀胱、植物的表皮层、细胞膜是天然的动物的膀胱、植物的表皮层、细胞膜是天然的半透膜，人工半透膜有硝化纤维膜和醋酸纤维膜等半透膜，人工半透膜有硝化纤维膜和醋酸纤维膜等高分子薄膜。高分子薄膜。4142渗透压渗透压 -顾名思义，就是顾名思义，就是由渗透作用引起的溶剂与溶液由渗透作用引起的溶剂与溶液两边的压力差。化学上把两边的压力差。化学上把这种刚刚足以阻止渗透过这种刚刚足以阻止渗透过程的进行所外加的压力，程的进行所外加的压力，称为称为渗透压渗透压 荷兰物理学家范特霍夫（荷兰物理学家范特霍夫（Vant Hoff）指出：稀）指出：稀溶液的渗透压溶液的渗透压与其浓度和热力学温度成正比。即与其浓度和热力学温度成正比。即 V=nRT 或或 =cRT(对于很稀的溶液，对于很稀的溶液，c 的数值可近似用的数值可近似用 b 代替，代替，c为为物质的量浓度，物质的量浓度，T，温度；，温度；n，溶质的物质的量；溶质的物质的量；V，溶液的体积，单位，溶液的体积，单位，m3)43 注意单位：注意单位：R=8.314 J.K-1.mol-1 =8.314 N.m.K-1.mol-1 =8.314 Pa.m2.m.K-1.mol-1=8.314 Pa.m3.K-1.mol-1 说明：说明：a)渗透压与浓度成正比，即与溶质数目有关，与溶渗透压与浓度成正比，即与溶质数目有关，与溶 质本性无关；质本性无关；b)渗透压只是当溶液与溶剂被半透膜隔开时才会产渗透压只是当溶液与溶剂被半透膜隔开时才会产生；生；44c)半透膜两边只要有浓度差就能产生渗透压；半透膜两边只要有浓度差就能产生渗透压；d)平衡时，渗透过程仍在继续，只不过两边渗透速平衡时，渗透过程仍在继续，只不过两边渗透速度相等。渗透平衡与任何平衡一样，为动态平衡度相等。渗透平衡与任何平衡一样，为动态平衡。渗透现象在自然界和动、植物体内广泛存在，在生物渗透现象在自然界和动、植物体内广泛存在，在生物学中具有重要意义学中具有重要意义：动植物的细胞膜大多具有半透膜的性质，因此水分、养动植物的细胞膜大多具有半透膜的性质，因此水分、养料料 在动植物体内循环都是通过渗透而实现的，如植物细在动植物体内循环都是通过渗透而实现的，如植物细胞就胞就 是靠细胞液的渗透压而将根部的水分输送到茎部和是靠细胞液的渗透压而将根部的水分输送到茎部和叶片。叶片。45 在人体内正常体温（在人体内正常体温（37）时，血液的平均渗透压约）时，血液的平均渗透压约为为 780kPa，因而在向血液中注射溶液时，必须考虑注射液，因而在向血液中注射溶液时，必须考虑注射液的的 渗透压渗透压(等渗溶液如质量分数为等渗溶液如质量分数为0.9%的生理盐水和的生理盐水和5%的葡的葡萄萄 糖溶液糖溶液)。测定大分子化合物的相对分子质量。测定大分子化合物的相对分子质量。例如血红蛋白的相例如血红蛋白的相对分子质量高达对分子质量高达 7 104，1L 水中含水中含 20g 血血 红蛋白的溶液，若红蛋白的溶液，若用凝固点下降法测定，该溶液的凝固点只下降用凝固点下降法测定，该溶液的凝固点只下降 5 10-4，而，而用渗透压法测定，其渗透压高达用渗透压法测定，其渗透压高达 700Pa。显然前者很难测准。显然前者很难测准。46反渗透：反渗透：如果外加在溶液上的压力超过渗透压，则会使如果外加在溶液上的压力超过渗透压，则会使溶液中的水向纯水溶剂中流动，称为溶液中的水向纯水溶剂中流动，称为反渗透反渗透。反渗透在海水淡化、工业废水或污水的处理和反渗透在海水淡化、工业废水或污水的处理和溶液浓缩等方面有重要的应用。溶液浓缩等方面有重要的应用。现在用的现在用的反渗透膜反渗透膜主要有醋酸纤维素膜和芳香主要有醋酸纤维素膜和芳香族聚酰胺纤维素膜等。族聚酰胺纤维素膜等。47 “净水袋净水袋”可化尿液为净水可化尿液为净水 美国驻阿富汗和伊拉克的特种兵开始配发一种名为美国驻阿富汗和伊拉克的特种兵开始配发一种名为“净水袋净水袋”（Hydropack)Hydropack)的特殊的水净化装备，它可以的特殊的水净化装备，它可以迅速将脏水（包括人的尿液）过滤成纯净水，供士兵饮迅速将脏水（包括人的尿液）过滤成纯净水，供士兵饮用或浸泡脱水食品。用或浸泡脱水食品。近两年来，美国特种兵和别动队员近两年来，美国特种兵和别动队员对其进行了试用，取得对其进行了试用，取得了良好的效果。了良好的效果。装备了装备了“净水袋净水袋”后，士兵每天所需背负的食物重后，士兵每天所需背负的食物重量会大大减少，从量会大大减少，从3.53.5公斤锐减至公斤锐减至400400克。美国国防部野克。美国国防部野战食品处处长杰拉德战食品处处长杰拉德达什介绍说：达什介绍说：“譬如说，譬如说，可以从油可以从油槽甚至厕所中取脏水灌入槽甚至厕所中取脏水灌入净水袋净水袋中，大约两小时后中，大约两小时后便可获得一公升高质量的、含有盐分及糖分的饮用水。便可获得一公升高质量的、含有盐分及糖分的饮用水。”“减少士兵的负荷，是迫切需要解决的问题。减少士兵的负荷，是迫切需要解决的问题。”达达什说，什说，“要知道水很沉，更何况士兵们还要背负近要知道水很沉，更何况士兵们还要背负近4545公公斤的其它装备。斤的其它装备。”48 “净水袋净水袋”可清除脏水中可清除脏水中99.9%99.9%的细菌及致命化学物质。的细菌及致命化学物质。不过值得注意的是，虽然它可以净化尿液，但是如果士兵长不过值得注意的是，虽然它可以净化尿液，但是如果士兵长期饮用的话，可能会引发尿中毒。期饮用的话，可能会引发尿中毒。“净水袋净水袋的工作原理是渗透作用，的工作原理是渗透作用，”野战食品处的工野战食品处的工作人员塞纳卡尔介绍说，作人员塞纳卡尔介绍说，“膜片的一面放入了盐分和糖分以膜片的一面放入了盐分和糖分以及其它一些氨基酸，另一面则注入脏水。一段时间后水开始及其它一些氨基酸，另一面则注入脏水。一段时间后水开始渗透膜片。而且不受士兵运动强度及外部气温的影响渗透膜片。而且不受士兵运动强度及外部气温的影响气气温越高，净水的效果反而会越好。只需温越高，净水的效果反而会越好。只需1-41-4个小时，便会得个小时，便会得到一公升净水。到一公升净水。”“净水袋净水袋”由位于美国俄勒冈州奥尔巴尼市的由位于美国俄勒冈州奥尔巴尼市的“水合技水合技术术”(Hydration(Hydration Technology)Technology)生产，为军人量身定做，以减生产，为军人量身定做，以减轻他们的作战负荷。轻他们的作战负荷。49 “对净水袋进行了改装，将栓塞改成了拉链，这样士兵对净水袋进行了改装，将栓塞改成了拉链，这样士兵可以迅速灌满水袋，塞进背包后继续行军。可以迅速灌满水袋，塞进背包后继续行军。”目前，目前，美国美国方面正在为海军研制类似的可净化海水的附属装备，方面正在为海军研制类似的可净化海水的附属装备，届时届时它将成为救生艇的必备装备它将成为救生艇的必备装备。发布时间：发布时间：2004年年7月月24日日 50我国亚海水淡化技术取得重大突破我国亚海水淡化技术取得重大突破 2005年年7月月13发布发布 国家海洋局杭州水处理技术研究开发中心日前与广东一家造国家海洋局杭州水处理技术研究开发中心日前与广东一家造纸企业签订合同，将在纸企业签订合同，将在珠江口建立一套日处理量十万吨的亚海珠江口建立一套日处理量十万吨的亚海水淡化系统，淡化成本与自来水价格基本相当，水淡化系统，淡化成本与自来水价格基本相当，这标志着我国这标志着我国亚海水淡化技术达到国际先进水平。亚海水淡化技术达到国际先进水平。国家海洋局杭州水处理中心办公室主任朱淑飞介绍说，国家海洋局杭州水处理中心办公室主任朱淑飞介绍说，亚亚海水只是一种通俗的说法，国际学术界一般称其为海水只是一种通俗的说法，国际学术界一般称其为“苦咸水苦咸水”，其含盐量高于淡水的其含盐量高于淡水的，低于海水的。由于盐度较小，低于海水的。由于盐度较小，亚海水的淡化成本比海水要低：一吨海水淡化后可以获得亚海水的淡化成本比海水要低：一吨海水淡化后可以获得千克的淡水，而一吨亚海水淡化后可以获得千克的淡水，而一吨亚海水淡化后可以获得千克左右的淡水，以杭州水处理中心目前的技术水平，每吨海千克左右的淡水，以杭州水处理中心目前的技术水平，每吨海水的淡化在元左右，而每吨亚海水淡化成本在元左右，与水的淡化在元左右，而每吨亚海水淡化成本在元左右，与当地自来水价格基本相当。当地自来水价格基本相当。51 这套亚海水淡化系统由杭州水处理中心采用自主研发的全这套亚海水淡化系统由杭州水处理中心采用自主研发的全膜法工艺。膜法工艺。“全膜法全膜法”指的是在咸水脱盐过程中全程使用反渗指的是在咸水脱盐过程中全程使用反渗透膜过滤的工艺，透膜过滤的工艺，这种技术是当前国际上最先进的。通过优化这种技术是当前国际上最先进的。通过优化工艺布局，扩大生产规模，亚海水淡化成本可以进一步降低。工艺布局，扩大生产规模，亚海水淡化成本可以进一步降低。目前，国际上规模最大的亚海水淡化项目日处理能力为万目前，国际上规模最大的亚海水淡化项目日处理能力为万吨，在珠江口建立的这套系统使我国的亚海水淡化单项工程突吨，在珠江口建立的这套系统使我国的亚海水淡化单项工程突破了十万吨级规模，达到了国际通称的大规模标准。破了十万吨级规模，达到了国际通称的大规模标准。据介绍，亚海水淡化技术在我国有广泛的应用前景。在东据介绍，亚海水淡化技术在我国有广泛的应用前景。在东部沿海地区，由于过度开采地下水导致的倒灌海水，在海滨滩部沿海地区，由于过度开采地下水导致的倒灌海水，在海滨滩涂水库中的滩涂水，在河流入海口的咸淡混合水，包括在西部涂水库中的滩涂水，在河流入海口的咸淡混合水，包括在西部地区的苦咸水，都适用亚海水淡化技术。从年开始，地区的苦咸水，都适用亚海水淡化技术。从年开始，浙江省水利厅和国家海洋局杭州水处理中心合作，在浙江进行浙江省水利厅和国家海洋局杭州水处理中心合作，在浙江进行滩涂水的淡化试验。年，杭州水处理中心在位于海岛滩涂水的淡化试验。年，杭州水处理中心在位于海岛的浙江省玉环县建立了我国首个日产吨的亚海水淡化的浙江省玉环县建立了我国首个日产吨的亚海水淡化项目，不但淡化后的水价与自来水价格相当，而且水质也符合项目，不但淡化后的水价与自来水价格相当，而且水质也符合国家卫生标准。国家卫生标准。52*水的净化水的净化（根据水源、用途）除去泥砂，消毒、杀菌（根据水源、用途）除去泥砂，消毒、杀菌 混凝法混凝法：利用：利用Al2(SO4)3，FeCl3水解后形成胶体或相对水解后形成胶体或相对分子量更大，电荷更多的分子量更大，电荷更多的Al2(OH)nCl6-nm(n=15，m 10)，Fe(OH)n(SO4)3-(n/2)m(n 2，m Rb+K+Na+Li+对正溶胶来说，聚沉能力对正溶胶来说，聚沉能力 Cl-Br-NO3-I-CNS-6/1(Zr聚沉值）76两种与胶粒带相反电荷的离子对溶胶的聚沉作用有两种与胶粒带相反电荷的离子对溶胶的聚沉作用有 时候具有加和性，有时候是相互对抗的（如时候具有加和性，有时候是相互对抗的（如Li+和和 Mg2+对对As2S3溶胶的聚沉）。溶胶的聚沉）。2）加热）加热 胶粒处于不停的布朗运动中，温度升高，布朗运胶粒处于不停的布朗运动中，温度升高，布朗运动加剧，增加了胶粒相互碰撞的机会而聚沉；动加剧，增加了胶粒相互碰撞的机会而聚沉；773）溶胶的相互聚沉现象）溶胶的相互聚沉现象 将带相反电荷的溶胶混合，由于异性相吸，互相中将带相反电荷的溶胶混合，由于异性相吸，互相中和电性而发生聚沉。但实验结果表明，两种溶胶仅以某和电性而发生聚沉。但实验结果表明，两种溶胶仅以某一比例混合一比例混合 时才发生完全聚沉，把极少量的一种溶胶加时才发生完全聚沉，把极少量的一种溶胶加入另一入另一 种溶胶中并不发生聚沉。种溶胶中并不发生聚沉。明矾净化水的作用就是明矾中带正电荷的明矾净化水的作用就是明矾中带正电荷的 Al(OH)3 溶胶与水中带负电的胶态悬浮物相互聚沉而使水得溶胶与水中带负电的胶态悬浮物相互聚沉而使水得 到净化。到净化。783、动力性质、动力性质布朗运动（布朗运动（Brown）大量分子的无规则运动叫做分子的热运动。大量分子的无规则运动叫做分子的热运动。分子热运动的基本特征是分子的永恒运动和频繁分子热运动的基本特征是分子的永恒运动和频繁 的相互碰撞。的相互碰撞。分子热运动具有混乱性和无序性分子热运动具有混乱性和无序性。产生原因：产生原因：胶粒自身的热运动；颗粒间的相互碰撞而运动。胶粒自身的热运动；颗粒间的相互碰撞而运动。794、溶胶的电学性质、溶胶的电学性质 由于胶粒带电，在外电场作用下产生移动的现象。由于胶粒带电，在外电场作用下产生移动的现象。1）电泳）电泳：胶粒胶粒在分散介质中的移动现象在分散介质中的移动现象2）电渗）电渗：用特殊仪器可以观察到胶粒移动的同时，：用特殊仪器可以观察到胶粒移动的同时，分散介质将向与胶粒移动相反的电极方向移分散介质将向与胶粒移动相反的电极方向移 动，这种动，这种分散介质分散介质的移动称为电渗。的移动称为电渗。80 胶团或胶体溶液是电中性的，而胶粒是带电荷胶团或胶体溶液是电中性的，而胶粒是带电荷的。胶粒是在溶胶中独立运动的单位。的。胶粒是在溶胶中独立运动的单位。当通过直流电时，胶团在吸附层和扩散层之间当通过直流电时，胶团在吸附层和扩散层之间发生分裂，胶核和吸附层组成的胶粒向与其所带电发生分裂，胶核和吸附层组成的胶粒向与其所带电荷相反的电极方向移动，如氢氧化铁胶粒向负极移荷相反的电极方向移动，如氢氧化铁胶粒向负极移动，而扩散层中的反离子则向正极移动。这就是电动，而扩散层中的反离子则向正极移动。这就是电泳的本质。泳的本质。81 许多重要的生物分子，如氨基酸、多肽、蛋白质、许多重要的生物分子，如氨基酸、多肽、蛋白质、核苷酸、核酸等都具有可电离基团，它们在某个特定核苷酸、核酸等都具有可电离基团，它们在某个特定的的pH值下可以带正电或负电，在电场的作用下，这些值下可以带正电或负电，在电场的作用下，这些带电分子会向着与其所带电荷极性相反的电极方向移带电分子会向着与其所带电荷极性相反的电极方向移动。动。电泳技术就是利用在电场的作用下，由于待分离电泳技术就是利用在电场的作用下，由于待分离样品中各种分子带电性质以及分子本身大小、形状等样品中各种分子带电性质以及分子本身大小、形状等性质的差异，使带电分子产生不同的迁移速度，从而性质的差异，使带电分子产生不同的迁移速度，从而对样品进行分离、鉴定或提纯的技术。对样品进行分离、鉴定或提纯的技术。825、溶胶的光学性质、溶胶的光学性质丁铎尔效应（丁铎尔效应（Tyndall）当一束强光透过胶体时，在入射光的垂直方向当一束强光透过胶体时，在入射光的垂直方向可可 以看到一条光亮的通路，称为丁达尔效应。以看到一条光亮的通路，称为丁达尔效应。光线照射到分散体系时，只有一部分光能够光线照射到分散体系时，只有一部分光能够通过，其余部分则被吸收、散射或反射。通过，其余部分则被吸收、散射或反射。光的吸收光的吸收主要取决于体系的化学组成，而主要取决于体系的化学组成，而散射散射和反射和反射则取决于体系的则取决于体系的分散程度分散程度。83 如果粒子大于入射光波长很多倍，则主要发如果粒子大于入射光波长很多倍，则主要发生光的反射，如粗分散体系；生光的反射，如粗分散体系；如果粒子小于入射光波长，则主要发生光的散如果粒子小于入射光波长，则主要发生光的散射，每个粒子变成一个新的小光源，这时观察到射，每个粒子变成一个新的小光源，这时观察到的是光波环绕微粒而向其四周发射与入射光波长的是光波环绕微粒而向其四周发射与入射光波长相同的光，称为散射光。相同的光，称为散射光。84 由于溶胶粒子大小一般不超过由于溶胶粒子大小一般不超过100nm，小于可，小于可见光波长（见光波长（400nm700nm），因此当可见光透过溶），因此当可见光透过溶胶时会产生明显的散射作用。胶时会产生明显的散射作用。对于真溶液，虽然分子或离子更小，但因散射光对于真溶液，虽然分子或离子更小，但因散射光的强度随散射粒子体积的减小而明显减弱。因此，的强度随散射粒子体积的减小而明显减弱。因此，真溶液对光的散射作用很微弱。真溶液对光的散射作用很微弱。85 可以采用丁可以采用丁铎铎尔现象来区分胶体和溶液。尔现象来区分胶体和溶液。夜间或雾天常常用红颜色灯做警示灯，红光夜间或雾天常常用红颜色灯做警示灯，红光波长长。波长长。散射少，透过多。散射少，透过多。86四、高分子溶液及凝胶四、高分子溶液及凝胶大（高）分子物质大（高）分子物质：相对分子量大于相对分子量大于104的物质，包括的物质，包括天然的天然的蛋白质、蛋白质、核酸、脱氧核糖核酸（核酸、脱氧核糖核酸（DNA）等，以及）等，以及合成的合成的橡胶、橡胶、塑料、纤维等。塑料、纤维等。大分子的分子大小与胶粒大小相近，表现出溶胶大分子的分子大小与胶粒大小相近，表现出溶胶的某些性质的某些性质(丁铎尔效应，扩散速度慢丁铎尔效应，扩散速度慢);-相似相似 但大分子溶液是个均相的热力学稳定体系，一般不但大分子溶液是个均相的热力学稳定体系，一般不带电荷，比溶胶稳定得多带电荷，比溶胶稳定得多(主要由于它的高度溶剂化主要由于它的高度溶剂化)。-不同不同87 大大分子溶液与分子溶液与小小分子溶液相同，具有溶解可逆分子溶液相同，具有溶解可逆性性(即聚沉出来后可再溶解形成溶液即聚沉出来后可再溶解形成溶液)；而溶胶一旦聚沉出来就很难再成为溶胶。而且而溶胶一旦聚沉出来就很难再成为溶胶。而且大分子溶液的粘度通常比溶胶的大。大分子溶液的粘度通常比溶胶的大。盐析：即盐析：即是要使大分子物质从水溶液中析出，是要使大分子物质从水溶液中析出，必须加必须加大量大量的电解质。主要是去溶剂化作用。而溶的电解质。主要是去溶剂化作用。而溶胶聚沉所需电解质的量要少得多。胶聚沉所需电解质的量要少得多。88 高分子溶液的保护作用：高分子溶液的保护作用：在胶体溶液中加入大分子物质溶液如明胶，可在胶体溶液中加入大分子物质溶液如明胶，可以对胶体起到保护作用，大大提高溶胶的稳定性，以对胶体起到保护作用，大大提高溶胶的稳定性，使其不易聚沉，称为使其不易聚沉，称为保护作用保护作用。因为明胶吸附在胶粒表面，包住了胶粒（所因为明胶吸附在胶粒表面，包住了胶粒（所以以溶液中大分子的数目必须大大超过胶粒的数溶液中大分子的数目必须大大超过胶粒的数目目），阻止了胶粒之间的相互碰撞而聚沉。由于），阻止了胶粒之间的相互碰撞而聚沉。由于大分子溶液是稳定的，从而使胶体溶液稳定。大分子溶液是稳定的，从而使胶体溶液稳定。89 高分子溶液的敏化作用：高分子溶液的敏化作用：如果加入少量大分子物质溶液，不仅不能如果加入少量大分子物质溶液，不仅不能保护溶胶，还会降低其稳定性，甚至引起聚沉，保护溶胶，还会降低其稳定性，甚至引起聚沉，称为称为敏化作用敏化作用。