第一章分散系-S讲义课件

第一章 分散系第一节 分散系 一种或数种物质分散在另一种物质中所形成的系统称为分散系（dispersed system）基 本 概 念矿石矿石-矿物分散在岩石中泥浆泥浆-泥沙分散在水中盐溶液盐溶液-食盐溶解在水中 被分散的物质称为分散相/分散质 容纳分散相的连续介质称为分散介质/分散剂第一节第一节 分散系分散系分散相与分散介质例如：云，牛奶例如：云，牛奶分散质处于分割成粒子的分散质处于分割成粒子的不连续状态；不连续状态；分散剂则处于连续状态；分散剂则处于连续状态；分散质和分散剂的状态包分散质和分散剂的状态包括固体、液体或气体。括固体、液体或气体。分散系分散系-按聚集状态分类按聚集状态分类(9种种)分散质 分散剂 实 例 气 气 空气、家用煤气 液 气 云、雾 固 气 烟、灰尘 气 液 汽水 液 液 牛奶、豆浆 固 液 泥浆、油漆 气 固 木炭、薄膜塑料 液 固 硅胶、肉冻 固 固 红宝石、合金、有色玻璃 第一节 分散系生物体内的各种生理、生化反应都是在液体中进行的。按分散粒子的大小，长把按分散粒子的大小，长把液态分散系分为液态分散系分为3类类真真 溶溶 液液 分散质粒子大小分散质粒子大小 1 nm 100 nm100 nm 分散质粒子的组成分散质粒子的组成 粗粒子粗粒子 一一 般般 性性 质质 非均相；热力学不稳定系非均相；热力学不稳定系统；分散相粒子不能透过统；分散相粒子不能透过滤纸和半透膜滤纸和半透膜 乳汁、泥浆等乳汁、泥浆等实实 例例 第一节 分散系胶体分散系胶体分散系高分子溶液高分子溶液 溶胶溶胶 缔合胶体缔合胶体 胶体分散相粒子大小在胶体分散相粒子大小在 1-100 nm1-100 nm 胶体分散系胶体分散系第一节 分散系溶溶 胶胶 分散相粒子的组成分散相粒子的组成胶粒（分子、离子、原子的胶粒（分子、离子、原子的聚集体）聚集体）一般性质一般性质 非均相；热力学不稳定系统；非均相；热力学不稳定系统；分散相粒子扩散慢，能透过滤分散相粒子扩散慢，能透过滤纸，不能透过半透膜纸，不能透过半透膜 实实 例例 氢氧化铁、硫化砷、碘化银及氢氧化铁、硫化砷、碘化银及金、银、硫等单质溶胶金、银、硫等单质溶胶 溶溶 胶胶 分散相粒子的组成分散相粒子的组成第一节 分散系高分子溶液高分子溶液 分散相粒子的组成分散相粒子的组成高分子高分子 一般性质一般性质 均相；热力学稳定系统；分散均相；热力学稳定系统；分散相粒子扩散慢，能透过滤纸，相粒子扩散慢，能透过滤纸，不能透过半透膜，形成溶液不能透过半透膜，形成溶液 实实 例例 蛋白质、核酸等水溶液，橡胶的苯蛋白质、核酸等水溶液，橡胶的苯溶液溶液第一节 分散系缔合胶体缔合胶体 分散相粒子分散相粒子的组成的组成胶束胶束 一般性质一般性质 均相；热力学稳定系统；分散相均相；热力学稳定系统；分散相粒子扩散慢，能透过滤纸，不能粒子扩散慢，能透过滤纸，不能透过半透膜，形成胶囊溶液。透过半透膜，形成胶囊溶液。实实 例例 超过一定浓度的十二烷基硫酸钠超过一定浓度的十二烷基硫酸钠溶液溶液第一节 分散系缔缔 合合 胶胶 体体憎水基团亲水基团第二节第二节 气体气体 气体气体物质三态物质三态固体固体液体液体理想气体：假设有一种气体，它的分子只有位置而不占有体积，是一个具有质量的几何点；并且分子之间没有相互吸引力，分子之间及分子与器壁之间发生的碰撞不造成动能损失。人为的气体模型，实际中并不存在！第二节第二节 气体气体 高温、低压条件下，许多实际气体很接近于理想气体:1、气体分子的距离大，与气体体积相比，可 忽略；2、分子间作用力小第二节第二节 气体气体理想气体的气态方程：第二节第二节 气体气体pV=nRT式中：R为摩尔气体常数(273.15K,101.325kPa时，R=8.3145Pam3mol-1K-1)；T为热力学温度(t+273.15)。例例1.1：某种碳氢化合物的蒸汽，在100C及101.325 kPa时，测得其密度=2.55g/L；由化学分析结果可知该化合物中碳原子数与氢原子数之比为1:1。试确定该化合物的分子式。解：设该化合物的摩尔质量为M，质量为m 接上页：已知该化合物中碳氢比例为1:1，设该化合物的分子式为(CH)x,则：M=xM(C)+M(H)=(12.0+1.01)x=77.89 x=6该化合物的分子式为C6H6理想气体混合物：多种相互不发生化学反应的气体相混合，且分子本身的体积和相互作用力可忽略不计。理想气体混合物中各组分气体如同单独存在一样，即压力与独占整个容器时的压力一致！第二节第二节 气体气体第二节第二节 气体气体设某理想气体混合物中某组分气体分压为pi，则：气体分压定律(1801年，Dolton)：道尔顿理想气体分压定律道尔顿理想气体分压定律(1)(2)第二节第二节 气体气体结合结合(1)和和(2)式式(3)(n为混合气体总的物质的量)结合结合(2)和和(3)式式(4)Xi为某组分气体的摩尔分数例题例题1.2：有一：有一30dm3的容器，内盛的容器，内盛16g O2，28g N2，求，求300K时两种气体的分压及混合气体的总压。时两种气体的分压及混合气体的总压。解：解：同理pN2=8.32105 PaP总=pN2+pO2=12.48105 Pa例例1.3:在在25C，p=99.43kPa压力下，利用排水集气法收集氢气0.400L。计算相同温度、压力下，用分子筛除去水分后所得干燥氢气的体积V(H2)和氢气物质的量n(H2)。已知25C时水的饱和蒸汽压p(H2O)=3.17kPa。解：P(H2)=p总-p(H2O)=99.43-3.17=96.26 kPa设经干燥后氢气压力为p(H2)P(H2)V(H2)=p(H2)V(H2)第三节第三节 液体液体E具有脱离液体表面的最低动能的分子数与液体分子总数的比值f：R为摩尔气体常数为摩尔气体常数T为温度为温度蒸发蒸发第三节第三节 液体液体饱和蒸气压，简称蒸汽压饱和蒸气压，简称蒸汽压符号符号:P 单位单位:pa或或 kPaH2O(l)H2O(g)蒸发蒸发凝结凝结第三节第三节 液体液体影响蒸汽压的因素因素:1.与温度温度有关：T升高，蒸汽压增大增大。H2O 273K P=0.6106kPa 373K P=101.3kPa2.与物质的本性本性有关：越易挥发，蒸汽压越大越易挥发，蒸汽压越大。293Kp/kPa乙醚57.6 水 2.34汞1.6104 固体中能量较高的分子也有脱离固体表面而挥发的倾向 固体与蒸汽平衡时的压力称固体的饱和蒸汽压 固态物质与液态物质达到平衡状态时的温度称为液体的凝固点，亦称为液体的冰点或固体的熔点 第三节第三节 液体液体第四节 溶液的组成标度物质的量物质的量(nB):表示物质数量的基本物理量表示物质数量的基本物理量 单位摩尔单位摩尔(mol)摩尔摩尔(mol)：是一系统的物质的量，该系统中所是一系统的物质的量，该系统中所 包含的基本单元数与包含的基本单元数与0.012kg12C的原的原 子数目相等子数目相等 等等 0.012kg12C的原子数目是的原子数目是L=6.0221023mol-1数值数值第四节 溶液的组成标度 使用摩尔时必须指明使用摩尔时必须指明基本单元基本单元(可以是原子、分可以是原子、分子、离子、电子等子、离子、电子等)。n(O)n(1/2H2O)n(Ca2+)n(e)第四节 溶液的组成标度摩尔质量摩尔质量:B的质量的质量mB除以除以B的物质的量的物质的量 nB，单单 位为位为kg/mol 某分子的摩尔质量数值等于其相对分子质量某分子的摩尔质量数值等于其相对分子质量Mr练习：求下列物质的物质的量求下列物质的物质的量 a.106克克(Na2CO3)b.98克克(H2SO4)第四节 溶液的组成标度第四节 溶液的组成标度物质的量浓度物质的量浓度(cB)：溶质B的物质的量nB除以溶液的体积V，即：cB=nB/V 单位 molL-1，浓度很小时可用mmolL-1 cB可简称为浓度注意：使用使用 cB 时必须指明基本单元。对于时必须指明基本单元。对于具体物质，应将基本单元表示在括号内。具体物质，应将基本单元表示在括号内。如：如：c(1/2Ca2+)c(Ca2+)第四节 溶液的组成标度例:1.已c(H2SO4)=0.1mol/L 求c(H2SO4)=?2.已c(NaOH)=0.1mol/L 求c(NaOH)=?3.已知c(2HCl)=0.1mol/L 求c(HCl)=?练习 对于同一种物质溶液,选用的基本单元不同,其物质的量浓度也不同0.05 mol/L；0.2 mol/L；0.2 mol/L第四节 溶液的组成标度质量摩尔浓度质量摩尔浓度(bB):溶质B的物质的量nB除以 溶剂的质量mA 单位是mol/kg 摩尔分数摩尔分数(x)：B物质的物质的量与混合物的总物质 的量之比设：溶质的物质的量为n1，溶剂的物质的量为n2 溶质的摩尔分数为x1，溶剂的摩尔分数为x2 则：第四节 溶液的组成标度质量分数质量分数(B):溶质B的质量mB与溶液的总质 量m之比。第四节 溶液的组成标度第四节 溶液的组成标度质量浓度质量浓度(B):是溶质B的质量mB除以溶液的 总体积V 单位是 kgm-3；医疗上常用单位为单位是 gL-1，mgL-1 等 密度（）：某种物质的质量和其体积的比值。区分：区分：第四节 溶液的组成标度体积分数体积分数(B B)：指在相同温度和压力下，溶质B 的体积VB与混合物(或溶液)体积 V之比 练习例1.4 在500克水中有17.1克蔗糖溶解。求溶质的b蔗糖，x蔗糖=?(M蔗糖=342g/mol)解:b蔗糖=(17.1/342)/50010 =0.1(mol/kg)x蔗糖=(17.1/342)/(17.1/342+500/18)=0.0018练习例1.5 在400克水中，加入90%(g/g)H2SO4100克。求溶质的xH2SO4，bH2SO4解:xH2SO4 =(10090%)/98/90/98+(400+10)/18 =0.0387.bH2SO4=(90/98)/(410/1000)=2.24(mol/kg)第五节第五节 稀溶液的依数性稀溶液的依数性溶溶液液的的性性质质溶质本性溶质本性颜色、体积变化和导电性等颜色、体积变化和导电性等与溶质本性无关与溶质本性无关 所含溶质粒子的浓度所含溶质粒子的浓度蒸汽压下降、沸点升高凝固蒸汽压下降、沸点升高凝固点下降和渗透压等点下降和渗透压等第五节第五节 稀溶液的依数性稀溶液的依数性 与溶质的本性无关，只与其与溶质的本性无关，只与其粒子浓度粒子浓度相相关的性质称为关的性质称为稀薄溶液的依数性质稀薄溶液的依数性质(colligative properties of dilute solution),简称简称依数性依数性。粒子浓度粒子浓度稀薄溶液稀薄溶液(一一)溶液的蒸汽压下降溶液的蒸汽压下降溶液蒸汽压下降溶液蒸汽压下降(vapor pressure lowering)(一一)溶液的蒸汽压下降溶液的蒸汽压下降Raoult（拉乌尔）定律定律在一定温度下,难挥发非电解质稀溶液的蒸汽压等于纯溶剂的蒸汽压与溶剂摩尔分数的乘积 p=po xA po:纯溶剂的蒸汽压 p:溶液的蒸汽压(一一)溶液的蒸汽压下降溶液的蒸汽压下降溶液的蒸汽压下降溶液的蒸汽压下降pxA为溶液中溶剂的摩尔分数为溶液中溶剂的摩尔分数xB为溶液中溶质的摩尔分数为溶液中溶质的摩尔分数 xA+xB=1 p=po xA=po(1-xB)=po-po xB po-p=p=po xB p=po xB 一定一定T下，下，p与溶质的摩尔分数成正比与溶质的摩尔分数成正比 溶液的蒸汽压下降公式：溶液的蒸汽压下降公式：p=po xB 由于由于 nA nB，p=KbB 适用：难挥发非电解质的稀薄溶液适用：难挥发非电解质的稀薄溶液结论：在一定温度下，难挥发性非电解质稀溶 液的蒸气压与溶剂的摩尔分数成正比；在一定温度下，难挥发性非电解质稀溶 液的蒸气压下降(p)与溶液的质量摩尔 浓度成正比，而与溶质的种类和本性无 关溶液的浓度较大时，溶质分子与溶剂分子间作用溶液的浓度较大时，溶质分子与溶剂分子间作用力不可忽略，故力不可忽略，故Roult定律不再适用定律不再适用若为电解质溶液，解离可产生若为电解质溶液，解离可产生2个或多个离子，个或多个离子，且溶液中含有大量的带电粒子，导致溶质与溶且溶液中含有大量的带电粒子，导致溶质与溶剂之间，溶质之间均有相互作用，剂之间，溶质之间均有相互作用，Roult定律不定律不再适用再适用挥发性溶质的存在可能会导致溶液的蒸汽压增挥发性溶质的存在可能会导致溶液的蒸汽压增加，但平衡蒸汽中气态溶剂的分压依然服从加，但平衡蒸汽中气态溶剂的分压依然服从Roult定律定律例1.6:浓度为0.1mol/kg的难挥发非电解质溶液,在100C时溶液的蒸汽压降低多少?此溶液的蒸汽压是多少?(100C 水p=101.3kPa)解:(二)溶液的沸点升高和凝固点降低1、液体的沸点升高、液体的沸点升高(1)液体的沸点沸点(boiling point)是液体的蒸汽压等于外界 压强时的温度 液体的正常沸点是指外压为101.3kPa时的沸点液体的沸点随着外界压力的改变而改变 外压=101.3kPa 水的正常沸点100C 外压101.3kPa 水的沸点100C 外压101.3kPa 水的沸点KbTfTb，即，即 Tf的灵敏度更的灵敏度更高，实验误差小高，实验误差小 常见溶剂的常见溶剂的Tb0、Kb和和Tf0、Kf值值溶剂溶剂 Tb0/oC Kb/(Kkg mol-1)Tf0/oC Kf/(Kkg mol-1)水水乙酸乙酸苯苯乙醇乙醇四氯化碳四氯化碳乙醚乙醚萘萘1001188078.476.734.72180.5122.932.531.225.032.025.800.017.05.5117.322.9116.280.01.863.905.101.9932.01.86.9练习练习某难挥发的非电解质稀水溶液的沸点为100.82，则其凝固点是()A.-0.58 B.-0.68C.-0.78 D.-0.88 答案：D(二)溶液的沸点升高和凝固点降低bB Tf(实验值)/K Tf(理论)/Kmol/kg NaCl MgSO40.010.036030.03000.018580.050.17580.12940.092900.100.34700.24200.18580.501.6921.0180.9290一些电解质水溶液的凝固点降低值一些电解质水溶液的凝固点降低值3、电解质溶液的依数性行为、电解质溶液的依数性行为(二)溶液的沸点升高和凝固点降低 p=i K bB Tb=i Kbb B Tf =i Kfb B 式中式中i为校正因子，又称为校正因子，又称vant Hoff系数系数 如如AB型电解质，型电解质，i趋近于趋近于2 AB2或或A2B型电解质型电解质,i趋近于趋近于3(三三)溶液的渗透压溶液的渗透压水水低扩散扩散(三三)溶液的渗透压溶液的渗透压半透膜半透膜(semi-permeable membrane)：一种只允许某些物质透过，而不允许另一些物质透过的选择一种只允许某些物质透过，而不允许另一些物质透过的选择性透过薄膜。性透过薄膜。(三三)溶液的渗透压溶液的渗透压(三三)溶液的渗透压溶液的渗透压渗透渗透(osmosis)(三三)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自发进入到溶溶剂分子通过半透膜自发进入到溶 液中的过程。液中的过程。产生渗透现象必须具备的条件产生渗透现象必须具备的条件:1.有半透膜存在；有半透膜存在；2.半透膜两侧单位体积内溶剂分子数不相等。半透膜两侧单位体积内溶剂分子数不相等。(三三)溶液的渗透压溶液的渗透压渗透原因：渗透原因：溶剂分子能通过半透膜，而溶质分子不能溶剂分子能通过半透膜，而溶质分子不能 方向：方向：溶剂分子从溶剂分子从纯溶剂纯溶剂溶液溶液 或是从或是从稀溶液稀溶液浓溶液浓溶液(三三)溶液的渗透压溶液的渗透压血血液液透透析析图图(三三)溶液的渗透压溶液的渗透压海水进入人体后会造成细胞脱水,甚至造成死亡(三三)溶液的渗透压溶液的渗透压 随着溶液界面的升高，液柱的静压力增大，使溶液中溶剂通过半透膜的速度加快，当压力达到一定时，溶剂从两个相反的方向通过半透膜的速度一致，此时渗透达到平衡。(三三)溶液的渗透压溶液的渗透压渗透压渗透压(osmotic pressure)：将纯溶剂与溶液以半透膜将纯溶剂与溶液以半透膜隔开时，为维持渗透平衡所需要加给溶液的额外压力。隔开时，为维持渗透平衡所需要加给溶液的额外压力。(三三)溶液的渗透压溶液的渗透压1886年，荷兰化学家范特霍夫年，荷兰化学家范特霍夫(Vant Hoff)通过实通过实验得出稀溶液的渗透压力与溶液浓度、绝对温度验得出稀溶液的渗透压力与溶液浓度、绝对温度的关系：的关系：渗透压：渗透压(kPa);V：溶液体积：溶液体积 nB：溶质的物质的量：溶质的物质的量;cB：物质的量浓度：物质的量浓度 R：气体常数：气体常数(8.314 kPaLmol-1K-1)T：绝对温度：绝对温度(三三)溶液的渗透压溶液的渗透压 对于水溶液，当浓度很低时，其物质的量浓度近对于水溶液，当浓度很低时，其物质的量浓度近似地与质量摩尔浓度相等，即似地与质量摩尔浓度相等，即cBbB因此也可改写为因此也可改写为例例1.10:将将3.00g葡萄糖溶于水，配成葡萄糖溶于水，配成100mL溶液，溶液，求溶液在求溶液在37时的渗透压时的渗透压?解：解：葡萄糖的摩尔质量为葡萄糖的摩尔质量为180g/mol例例1.11:将将1.00克血红素溶于适量水中克血红素溶于适量水中,配置成配置成100mL溶液，在溶液，在20时测得此溶液的渗透压为时测得此溶液的渗透压为0.366kPa.求血红素的摩尔质量求血红素的摩尔质量?解：解：应用：应用：测定大分子物质的相对分子质量一般采测定大分子物质的相对分子质量一般采用渗透压力法用渗透压力法(四四)反渗透及其应用反渗透及其应用反渗透：反渗透：在溶液一侧施加大于渗透压的额外压力，则在溶液一侧施加大于渗透压的额外压力，则溶液中将有更多的溶剂分子通过半透膜进入溶剂一侧。溶液中将有更多的溶剂分子通过半透膜进入溶剂一侧。这种使渗透作用逆向进行的过程称为这种使渗透作用逆向进行的过程称为反渗透。反渗透。海海水水的的淡淡化化i在数值上为在数值上为1mol电解质在溶液中能够解离出电解质在溶液中能够解离出离子的物离子的物质的量质的量。如如AB型型电解质（如电解质（如KCl、KNO3、CaSO4等等)，其，其i 值趋值趋近于近于2。AB2或或A2B型电解质（如型电解质（如MgCl2、CaCl2、Na2SO4等），等），其其i 值趋近于值趋近于3。对于电解质稀溶液，计算渗透压时应考虑电解质对于电解质稀溶液，计算渗透压时应考虑电解质的解离。在渗透压公式中必须引进一个校正系数的解离。在渗透压公式中必须引进一个校正系数i(五五)渗透压力在医学上的意义渗透压力在医学上的意义 1、渗渗透透浓浓度度(osmolarity):即即渗渗透透活活性性物物质质的的物物质的量除以溶液的体积。质的量除以溶液的体积。符号：符号：cos 单位：单位：mol L-1或或mmol L-1把把溶溶液液中中能能够够产产生生渗渗透透效效应应的的溶溶质质粒粒子子(分分子子、离子离子)统称为统称为渗透活性物质渗透活性物质。医学上，溶液的渗透压大小常用渗透浓度来表示医学上，溶液的渗透压大小常用渗透浓度来表示例例1.12：计算：计算5.00g/L的的NaCl溶液的渗透浓度溶液的渗透浓度?解：解：NaCl的摩尔质量为的摩尔质量为58.5 g mol-1(五五)渗透压力在医学上的意义渗透压力在医学上的意义2、等渗、低渗和高渗溶液等渗、低渗和高渗溶液 医学上的等渗、低渗和高渗溶液是以医学上的等渗、低渗和高渗溶液是以血浆的渗血浆的渗透压力透压力为标准确定的。为标准确定的。正常人血浆的渗透浓度：正常人血浆的渗透浓度：303.7 mmolL-1临床上规定：临床上规定：等渗溶液：等渗溶液：cos 280 320 mmolL-1 高渗溶液：高渗溶液：cos 320 mmolL-1 低渗溶液低渗溶液：cos 280 mmolL-1a在生理盐水中在生理盐水中b在较浓的在较浓的NaCl溶液中溶液中c在较稀的在较稀的NaCl溶液中溶液中将将红红细细胞胞置置于于不不同同浓浓度度的的NaCl溶溶液液中中，在在显显微微镜镜下观察发现：下观察发现：红细胞的形态没有什么改变，因为红细胞的形态没有什么改变，因为生理盐水与红细胞内液的渗透压力生理盐水与红细胞内液的渗透压力相等，细胞内外液处于渗透平衡状相等，细胞内外液处于渗透平衡状态。态。红细胞逐渐皱缩，皱缩的红细胞红细胞逐渐皱缩，皱缩的红细胞互相聚结成团。这是因为红细胞互相聚结成团。这是因为红细胞内液的渗透压力低于浓内液的渗透压力低于浓NaCl溶液，溶液，红细胞内的水向外渗透引起。红细胞内的水向外渗透引起。红细胞逐渐胀大，最后破裂，红细胞逐渐胀大，最后破裂，释放出红细胞内的血红蛋白使释放出红细胞内的血红蛋白使溶液染成红色，即溶血。这是溶液染成红色，即溶血。这是因为红细胞内液的渗透压力高因为红细胞内液的渗透压力高于于NaCl溶液，细胞外的水向细溶液，细胞外的水向细胞内渗透引起。胞内渗透引起。(五五)渗透压力在医学上的意义渗透压力在医学上的意义 红细胞在不同浓度红细胞在不同浓度NaCl溶液中的形态示意图溶液中的形态示意图 血血栓栓例 1.13 将100ml 0.9%NaCl溶液与100ml 5%葡萄糖溶液混合.计算此溶液与血浆相比是高渗，低渗，还是等渗溶液?解:NaCl溶液的渗透浓度:2(0.9/58.5)(100+100)/10 10 =154(mmol/L).葡萄糖溶液的渗透浓度:(5/180)(200/10)10=139(mmol/L).154+139=293mmol/L.混合液仍为等渗溶液.例1.14在100ml 0.075mol/LNaCl溶液中加入100ml 2.5%葡萄糖溶液,再加入多少毫升0.2mol/LCaCl2溶液,对人体血浆是等渗溶液?(血浆渗透浓度按300mmol/L计).解:设加入VmlCaCl2溶液20.075100+(1002.5%/180)10+0.23V(100+100+V)/10=300 V=103.7(ml)第六节第六节 两挥发组分的溶液蒸馏和分馏原理两挥发组分的溶液蒸馏和分馏原理蒸馏蒸馏(distilation)分馏分馏(fractionation)挥发性物质分离、提纯最常挥发性物质分离、提纯最常用、有效的方法用、有效的方法第六节第六节 两挥发组分的溶液蒸馏和分馏原理两挥发组分的溶液蒸馏和分馏原理理理想想溶溶液液：若混合溶液的组分分子间作用力大小相同或相近时，则可认为两组分之间作用力十分微弱，可忽略不计，且组分在所有浓度范围内均服从Roult定律，符合上述性质的溶液称为理想溶液。设某溶液包含A和B两组分，根据Roult定律第六节第六节 两挥发组分的溶液蒸馏和分馏原理两挥发组分的溶液蒸馏和分馏原理设一理想溶液由设一理想溶液由x(C6H6)=0.33和和x(C6H5CH3)=0.67的苯与的苯与甲苯组成：甲苯组成：则在则在20时，苯和甲苯的蒸汽压分别为：时，苯和甲苯的蒸汽压分别为：第六节第六节 两挥发组分的溶液蒸馏和分馏原理两挥发组分的溶液蒸馏和分馏原理所以，所以，20时此溶液的蒸汽压中，苯蒸汽和甲苯蒸汽时此溶液的蒸汽压中，苯蒸汽和甲苯蒸汽的分压及溶液的蒸汽压分别为：的分压及溶液的蒸汽压分别为：第六节第六节 两挥发组分的溶液蒸馏和分馏原理两挥发组分的溶液蒸馏和分馏原理根据以上结果，可计算出蒸汽中苯和甲苯的摩尔分数根据以上结果，可计算出蒸汽中苯和甲苯的摩尔分数x(C6H6)和和x(C5H5CH3)溶液：溶液：x(C6H6)=0.33和和x(C6H5CH3)=0.67第六节第六节 两挥发组分的溶液蒸馏和分馏原理两挥发组分的溶液蒸馏和分馏原理总结：(1)理想溶液的沸点高于其中较易挥发组分的沸点，低于较不易挥发组分的沸点；(2)理想溶液的沸点随两组分浓度的变化而变化；(3)理想溶液中组分的摩尔分数与蒸汽中组分的摩尔分数不同,其中易挥发组分在蒸汽中的摩尔分数较高。确保混合组分的分离！确保混合组分的分离！螺旋形冷凝柱螺旋形冷凝柱第六节第六节 两挥发组分的溶液蒸馏和分馏原理两挥发组分的溶液蒸馏和分馏原理分分流流装装置置简简图图第六节第六节 两挥发组分的溶液蒸馏和分馏原理两挥发组分的溶液蒸馏和分馏原理恒沸：恒沸：非理想溶液在一定条件下，某些溶液的组成非理想溶液在一定条件下，某些溶液的组成与其蒸汽组成相同，此时溶液的沸点保持恒定，并且与其蒸汽组成相同，此时溶液的沸点保持恒定，并且蒸发浓度不因蒸发的进行而有所改变。蒸发浓度不因蒸发的进行而有所改变。采用分馏方法进行组分的分离采用分馏方法进行组分的分离第七节第七节 胶体胶体1861年，英国化学家年，英国化学家T.Graham提出胶体提出胶体(Colloid)的概念的概念70年代初，俄国化学家年代初，俄国化学家BEMAPH促使人们认识促使人们认识到胶体并非特殊物质，只不过是物质以一定分散到胶体并非特殊物质，只不过是物质以一定分散度存在的状态度存在的状态(一一)发展史：发展史：20世纪世纪30年代以后，高分子研究的发展阐明一些年代以后，高分子研究的发展阐明一些高分子物质属于胶体研究范围高分子物质属于胶体研究范围(二二)分类分类胶胶体体分分散散系系1 100nm溶胶溶胶胶粒（分子，胶粒（分子，原子或离子原子或离子聚集体）聚集体）非均相，不能透过半透膜，非均相，不能透过半透膜，热力学不稳定热力学不稳定高分子高分子溶液溶液高分子高分子均相，不能透过半透膜，热均相，不能透过半透膜，热力学稳定，透明力学稳定，透明Fe(OH)3分子结构大分子结构大1、原因、原因 胶体是高度分散的多项分散系统(高分子溶液是单相)。高度分散使胶体分散相表面积急剧增加。(三三)表面吸附表面吸附例如：例如：1cm3分散度分散度(degree of dispersion)：分散质在分散剂中分散质在分散剂中分散的程度。分散的程度。比表面积比表面积(specific surface area):单位体积物质所具单位体积物质所具有的表面积。有的表面积。式中式中S0是比表面积，是比表面积，S是总表面积，是总表面积，V是体积是体积1、原因、原因1、原因、原因当物质形成高分散系统时，因比表面积大大增当物质形成高分散系统时，因比表面积大大增加，使其表面性质十分突出，尤其是表面能。加，使其表面性质十分突出，尤其是表面能。液相液相气相气相液体内部及表层分子液体内部及表层分子受力情况示意图受力情况示意图合力为合力为合力合力指向指向液体液体内内2、结果、结果表面能表面能(surface energy)：界面分子比内部分子多出一界面分子比内部分子多出一部分能量部分能量表面积大表面积大胶体：胶体：表面能高表面能高不稳定不稳定自动聚集自动聚集2、结果、结果凝聚凝聚吸附吸附降降低低表表面面能能的的途途径径胶体中的胶核有吸附其他物质而降低界面能胶体中的胶核有吸附其他物质而降低界面能的趋势的趋势木炭、多孔陶瓷木炭、多孔陶瓷高分子的分散相粒子在胶体范围内，但其以单个分子分散在介质中，所形成的体系是均相体系，分散质和分散剂之间无界面存在，为热力学稳定系统。(四四)胶体的制备与性质胶体的制备与性质1、胶体的制备：使分散相粒子的大小落在胶体分散体系的范围之内;加入适当的稳定剂1、胶体的制备、胶体的制备(1)分散法分散法:用机械、化学等方法把大块物质分散成胶体粒子研磨法 用机械粉碎的方法将固体磨细超声分散法胶溶法又称解胶法1、胶体的制备、胶体的制备(2)凝聚法凝聚法:使小分子、原子或离子聚集，使粒子大小符合胶体分散系的要求。物理凝聚法-硫溶胶，硫-乙醇溶液中加水化学凝聚法-氢氧化铁溶胶(1)溶胶的光学性质(2)溶胶的动力学性质(3)溶胶的电学性质2、溶胶的基本性质溶胶的基本性质(1)溶胶的光学性质溶胶的光学性质CuSO4溶液溶液Fe(OH)3溶胶溶胶令一束光束通过溶胶，则从侧面可以看到一个发这的令一束光束通过溶胶，则从侧面可以看到一个发这的光柱，这种现象称为光柱，这种现象称为丁达尔效应丁达尔效应(Tyndall)。(1)溶胶的光学性质溶胶的光学性质Tyndall现象产生的原因现象产生的原因:d反反射射dd略小于略小于或接近于或接近于结论(by Rayleigh,1871):(1)溶胶的光学性质溶胶的光学性质散射光强度随单位体积内溶胶胶粒的增多而增大；散射光强度随单位体积内溶胶胶粒的增多而增大；直径小于光波长的胶粒，体积越大，散射光越强；直径小于光波长的胶粒，体积越大，散射光越强；波长越短的光被散射的越多，故可见光中蓝紫色波长越短的光被散射的越多，故可见光中蓝紫色光已被散射；光已被散射；分散相与分散质的折射率相差越大，散射光越强。分散相与分散质的折射率相差越大，散射光越强。应用-超显微镜(a)研究胶体内部分子的运动；(b)测定球状胶粒的平均半径；(c)判断粒子分散的均匀程度；(d)间接推测胶粒的形状。(1)溶胶的光学性质溶胶的光学性质(a)布朗运动（Brownian movement）(2)溶胶的动力学性质溶胶的动力学性质 动力学稳定性动力学稳定性(b)扩散和沉降(diffusion and sedimentation equilibrium)当溶胶中的胶粒存在浓度差时，胶粒将从浓度大的区域向浓度小的区域迁移，这种现象称为扩散温度越高，溶胶的粘度越小，越容易扩散。(2)溶胶的动力学性质溶胶的动力学性质(2)溶胶的动力学性质溶胶的动力学性质(b)扩散和沉降(diffusion and sedimentation equilibrium)在重力场中，胶粒受重力的作用而要下沉，这一现象称为沉降胶粒大而重，则在重力作用下很快沉降；胶粒较小时，扩散和沉降两种作用同时存在。当沉降速度等于扩散速度，系统处于平衡状态，这时，胶粒的浓度从上到下逐渐增大，形成一个稳定的浓度梯度。这种状态称为沉降平衡(2)溶胶的动力学性质溶胶的动力学性质(3)溶胶的电学性质溶胶的电学性质电泳示意图电泳示意图 电解质电解质溶胶溶胶从电泳现象可以获得胶粒或大分子的结构、从电泳现象可以获得胶粒或大分子的结构、大小、形状和大小、形状和带电性质带电性质等有关信息等有关信息电泳电泳(electrophoresis)：在电场作用下,带电胶粒在介质中的运动大多数金属硫化物、硅酸、金、银等溶胶向正极迁移，胶粒带负电，称为负溶胶负溶胶大多数金属氢氧化物溶胶向负极迁移，胶粒带正电，称为正溶胶正溶胶(3)溶胶的电学性质溶胶的电学性质在外加电场作用下，带电的介质通过多孔膜或半径为110 nm的毛细管作定向移动，这种现象称为电渗(3)溶胶的电学性质溶胶的电学性质胶粒带电的原因胶粒带电的原因(a)吸附吸附 FeCl3+3H2OFe(OH)3+3HClFe(OH)3+HClFeOCl+2H2O FeOClFeO+Cl-Fe(OH)3胶核吸附溶胶中与其组成类似的FeO+离子而带正电，而溶胶中电性相反的Cl-离子(称反离子)则留在介质中(b)离解作用离解作用硅胶的表面的H2SiO3分子可以离解成HSiO3-、SiO3 2-和H+H2SiO3 HSiO3-+H+HSiO3-SiO32-+H+胶粒带电的原因胶粒带电的原因H+离子扩散到介质中去，而SiO32-离子则留在胶核表面，结果使胶粒带负电荷(五五)胶团结构胶团结构1、基本定义：、基本定义：(a)电位离子电位离子：被胶核吸附的离子：被胶核吸附的离子(b)反离子反离子：因带相反电荷而被电位离子吸附的离子：因带相反电荷而被电位离子吸附的离子(五五)胶团结构胶团结构Fe(OH)3溶胶溶胶的胶团结构示意图的胶团结构示意图FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-mFe(OH)3 胶胶 核核电位离子电位离子Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-反离子反离子紧密层紧密层 胶胶 粒粒胶核紧密层胶粒胶核紧密层胶粒扩扩 散散 层层胶胶 团团胶粒扩散层胶团胶粒扩散层胶团Fe(OH)3mnFeO+(n-x)Cl-x+xCl-胶粒胶粒 胶团胶团氢氧化铁溶胶的胶团结构式氢氧化铁溶胶的胶团结构式 胶核胶核 吸附层吸附层 扩散层扩散层 胶粒胶粒 胶团胶团(五五)胶团结构胶团结构(五五)胶团结构胶团结构注意注意:1.胶粒带电，胶团不带电。胶粒带电，胶团不带电。2.胶粒带电的正负，取决于选择性吸附胶粒带电的正负，取决于选择性吸附吸附层与扩散层构成电性相反的两层结吸附层与扩散层构成电性相反的两层结构构-扩散双电层扩散双电层。(六六)溶胶的稳定性和沉淀溶胶的稳定性和沉淀溶胶的聚结溶胶的聚结稳定性稳定性是指溶胶在放置过程中，不发生分是指溶胶在放置过程中，不发生分散质粒子的相互凝结。散质粒子的相互凝结。溶胶的稳定因素布朗运动布朗运动静电斥力静电斥力加热沉聚加热沉聚胶粒带电胶粒带电胶粒表面水合膜保护胶粒表面水合膜保护1、溶胶的稳定性、溶胶的稳定性(六六)溶胶的稳定性和沉淀溶胶的稳定性和沉淀胶团结构式中的胶团结构式中的吸附层吸附层、扩散层扩散层均为均为水合膜水合膜层层水合双电层水合双电层，水合双电层犹如一层弹性，水合双电层犹如一层弹性膜，阻碍了胶粒间相互碰撞，使胶粒彼此隔膜，阻碍了胶粒间相互碰撞，使胶粒彼此隔开，不易聚集。开，不易聚集。水合膜越厚，胶粒越稳定。水合膜越厚，胶粒越稳定。Fe(OH)3mnFeO+(n-x)Cl-x+xCl-胶核胶核 吸附层吸附层 扩散层扩散层2、溶胶的聚沉和保护当溶胶的稳定因素受到破坏，胶粒碰撞时会合并变大，从介质中析出而下沉。此现象称为聚沉(coagulation)(六六)溶胶的稳定性和沉淀溶胶的稳定性和沉淀(六六)溶胶的稳定性和沉淀溶胶的稳定性和沉淀溶胶的聚沉因素：溶胶的聚沉因素：(1)高浓度高浓度-增加碰撞几率，引起沉聚增加碰撞几率，引起沉聚(2)温度温度-增强溶胶粒子的热运动；增强溶胶粒子的热运动；破坏水合膜层；破坏水合膜层；电位离子和反离子数目减少电位离子和反离子数目减少(3)电解质电解质-改变胶粒的结构改变胶粒的结构(六六)溶胶的稳定性和沉淀溶胶的稳定性和沉淀适当的电解质可增加溶胶的稳定性适当的电解质可增加溶胶的稳定性反离子进入紧密层反离子进入紧密层过量电解质过量电解质失去表面电荷失去表面电荷双电层变薄双电层变薄电解质对溶胶的聚沉起作用的主要是与胶粒所带电解质对溶胶的聚沉起作用的主要是与胶粒所带电电荷相反的离子荷相反的离子。临界聚沉浓度临界聚沉浓度是使一定量的溶胶在一定时间内完全是使一定量的溶胶在一定时间内完全聚沉所需聚沉所需电解质的最小浓度电解质的最小浓度。(六六)溶胶的稳定性和沉淀溶胶的稳定性和沉淀对同一溶胶，外加电解质的离子价数越低，凝聚作用越小，其临界聚沉浓度越大离子半径越小，电荷密度越大，其水化半径增加，沉聚能力减弱，其临界聚沉浓度增加。(六六)溶胶的稳定性和沉淀溶胶的稳定性和沉淀(4)溶胶的相互聚沉溶胶的相互聚沉当正负按适当比例混合使溶胶胶粒所带电荷恰被当正负按适当比例混合使溶胶胶粒所带电荷恰被中和，引起溶胶聚沉，这种现象称为中和，引起溶胶聚沉，这种现象称为溶胶互聚溶胶互聚。溶胶互聚必须遵守等电量原则，否则电荷数较多溶胶互聚必须遵守等电量原则，否则电荷数较多的溶胶聚沉不完全。的溶胶聚沉不完全。例子：污水净化例子：污水净化-加入明矾加入明矾(5)溶胶的保护作用(六六)溶胶的稳定性和沉淀溶胶的稳定性和沉淀(a)加入高分子物质：加入高分子物质：在溶胶中加入某些高分子物在溶胶中加入某些高分子物质，质，促使其包裹溶胶表面，对溶胶进行保护。促使其包裹溶胶表面，对溶胶进行保护。未保护未保护受保护受保护注意：注意：加入大分子溶液太少时，会促使溶胶的聚加入大分子溶液太少时，会促使溶胶的聚沉，称为敏化作用。沉，称为敏化作用。(六六)溶胶的稳定性和沉淀溶胶的稳定性和沉淀(b)渗析渗析(七七)表面活性剂和乳状液表面活性剂和乳状液(1)表面活性剂不同溶质水溶液表面张力的变化水表面张力随不同溶质加入所发生变化的规律大致有三种情况：NaCl、NH4Cl等无机盐及蔗糖、甘露醇等多羟基有机物溶于水，可使水的表面张力提高 醇、醛和羧酸等绝大多数有机物进入水中，可使水的表面张力缓慢下降 肥皂和各种合成洗涤剂进入水中可使表面张力在开始时急剧下降，随后大体保持不变疏水性或亲脂性非极性基团（直链的或带有侧链的有机烃基）表面活性剂亲水性极性基团（如-OH、-NH2、-COOH、-SH及-SO2OH等）(七七)表面活性剂和乳状液表面活性剂和乳状液具有性质相反的两亲性基团是表面活性剂在化学结构上共同的特征表面活性剂（脂肪酸盐）示意图疏水基端疏水基端 亲水基端亲水基端 简图简图 (七七)表面活性剂和乳状液表面活性剂和乳状液若溶液表面吸附的溶质能降低溶剂表面张力，则溶液表层将保留更多的溶质，其浓度大于内部的溶质浓度，这种吸附称为正吸附(七七)表面活性剂和乳状液表面活性剂和乳状液若能增高溶剂的表面张力，溶液表层则排斥溶质，使其尽量进入溶液内部，此时溶液表层溶质的浓度小于其内部浓度，这种吸附称为负吸附(2)乳状液乳状液（emulsion）是以液体为分散相分散在另一种不相溶的液体中所成的粗分散系。其中一个相是水，另一相统称为油(七七)表面活性剂和乳状液表面活性剂和乳状液水包油型乳状液 油包水型乳状液 (油/水)(水/油)乳状液的类型 (七七)表面活性剂和乳状液表面活性剂和乳状液乳状液属于不稳定系统。要想得到稳定的乳状液，就必须有使乳状液稳定的第三种物质存在，这种物质称乳化乳化剂剂(emulsifying agent)，乳化剂所起作用称乳化作用乳化作用(七七)表面活性剂和乳状液表面活性剂和乳状液乳化剂选择标准乳化剂选择标准水包油型水包油型亲水型乳化剂亲水型乳化剂油包水型油包水型亲油型乳化剂亲油型乳化剂乳化剂的应用：(a)提高有机农药的水溶性；(b)参加脂肪在生物体内的代谢；(c)食品生产制造；(d)制革业；(e)石油钻探 (七七)表面活性剂和乳状液表面活性剂和乳状液一、分散系概述二、气态分散系三、液体：(1)溶液组成标度；(2)稀溶液的依数性；四、两挥发组分溶液的蒸馏和分馏五、胶体溶液:(1)表面能；(2)胶体性质；(3)胶体结构；(4)胶体的稳定性六、表面活性剂和乳浊液