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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2017/10/19,#,第二章,分散体系,目录,第一节：,分散体系及其分类,第二节： 溶液,第三节： 胶体溶液,第四节,：,高分子溶液和乳浊液,学习要求,1.,了解分散系的分类及主要特征。,2.,掌握稀溶液的通性及其应用。,3.,熟悉胶体的基本概念、结构及其性质等。,4.,了解高分子溶液、表面活性物质、乳浊液的基本概念和特征。,第,1,节,分散体系及其分类,第一节 分散体系及其分类,胶体分散系,分子或离子分散系,一,二,粗分散系,三,溶液作为物质存在的一种形式，广泛存在于自然界中。凡是由一种或多种物质分散在另一种物质中所形成的混合体系都称为溶液。溶液可以以气、液、固三种聚集状态存在。通常所说的溶液都是指液态溶液，其中水溶液又是最重要的。例如，人们的日常生活用水就是含有一定矿物质的水溶液，生物体内的各种生理、生化反应也都是在以水为主要溶剂的溶液体系中进行的。,胶体作为一种特殊的物质状态，在自然界中普遍存在，同时也被广泛地应用到工农业生产和科学研究中，所以了解和掌握有关胶体的知识也十分重要。,第一节 分散体系及其分类,胶体分散系,分子或离子分散系,一,二,粗分散系,三,第一节 分散体系及其分类,胶体分散系,分子或离子分散系,一,二,粗分散系,三,第一节 分散体系及其分类,物质除了以气态、液态和固态的形式单独存在以外，还常常以一种或几种物质分散在另一种物质中的形式存在。,这种由一种或几种物质分散在另一种物质中所形成的体系，叫做分散体系，简称分散系。,分散体系由分散质和分散剂组成,，其中，被分散的物质称作分散质,(,亦称分散相,),，起分散作用的物质称作分散剂,(,亦称分散介质,),。在分散体系内，分散质和分散剂可以是固体、液体或气体。,胶体分散系,分子或离子分散系,一,二,粗分散系,三,第一节 分散体系及其分类,一、分子或离子分散系,分散相与分散介质以分子或离子形式彼此混溶，没有界面，是均匀的单相，分子半径大小在,m,以下。通常把这种体系称为真溶液，如硫酸铜溶液。,胶体分散系,分子或离子分散系,一,二,粗分散系,三,第一节 分散体系及其分类,二、胶体分散系,分散相粒子的直径在,1 nm,100 nm,之间。目测是均匀体系，但实际是多相不均匀体系。也有的将,1 nm,1000 nm,之间的粒子归入胶体范畴，如,溶液。,胶体分散系,分子或离子分散系,一,二,粗分散系,三,第一节 分散体系及其分类,三、粗分散系,分散相粒子直径大于,1000 nm,，目测是混浊不均匀体系，放置后会沉淀或分层，如黄河水。,三种分散系之间虽然有明显的区别，但各种分散体系之间并没有绝对的界限，实际中的分散系往往是比较复杂的，有的同时会表现出分散系中二种或三种性质。,胶体分散系,分子或离子分散系,一,二,粗分散系,三,第一节 分散体系及其分类,按胶体溶液的稳定性，胶体溶液可分为：,1.,憎液溶胶,半径在,1 nm,100 nm,之间的难溶物固体粒子分散在液体介质中，有很大的相界面，易聚沉，是热力学上的不稳定体系。一旦将介质蒸发掉，再加入介质就无法再形成溶胶，是 一个不可逆体系，如氢氧化铁溶胶、碘化银溶胶等。,胶体分散系,分子或离子分散系,一,二,粗分散系,三,第一节 分散体系及其分类,2.,亲液溶胶,半径在胶体粒子范围内,(1 nm,100 nm),的大分子溶解在合适的溶剂中，一旦将溶剂蒸发，大分子化合物凝聚，再加入溶剂，又可形成溶胶，亲液溶胶是热力学上稳定、可逆的体系。,胶体分散系,分子或离子分散系,一,二,粗分散系,三,第,2,节,溶液,第二节 溶液,一、溶液浓度的表示方法,溶液就是分散质以小分子、离子或原子为质点均匀地分散在分散剂中所形成的分散系。按照聚集状态，溶液分为三类：气态溶液,(,如空气,),、液态溶液,(,如食盐水,),和固态溶液,(,如合金,),。,溶液是由溶剂和溶质组成的，当气体或固体溶于液体时，通常把液体称为溶剂,(,分散剂,),，把溶解的气体或固体称为溶质,(,分散质,),。当液体溶于液体时，通常把含量较多的液体称为溶剂，把含量较少的液体称为溶质。,非电解质稀溶液的依数性,溶液浓度的表示方法,一,二,第二节 溶液,溶液浓度的表示法有很多，一般分为两大类：一类是用溶质和溶剂的相对量来表示，其单位可以用克,(g),，也可以用摩尔,(mol),；另一类是用一定体积溶液中所含溶质的量来表示。,非电解质稀溶液的依数性,溶液浓度的表示方法,一,二,第二节 溶液,1.,物质的量浓度,(,简称浓度，,c),物质的量浓度是指每升溶液中所含溶质的物质的量，用符号,cB,表示，单位为 。即,非电解质稀溶液的依数性,溶液浓度的表示方法,一,二,第二节 溶液,注意：,在使用物质的量浓度时必须注明物质的基本单元。例如，,c( )=0.10 molL-1,与,c,（ ）,=0.10 molL-1,两种溶液，它们的浓度数值虽然相同，但是它们的基本单元不同，一个是以 为基本单元，一个是以,15,为基本单元，因此，所表示,1 L,溶液中所含,的质量是不同的，分别为,15.8 g,与,3.16 g,。,非电解质稀溶液的依数性,溶液浓度的表示方法,一,二,第二节 溶液,在计算物质的量,n,时，一般需要知道物质的质量,m,和摩尔质量,M,，它们三者之间有以下关系：,非电解质稀溶液的依数性,溶液浓度的表示方法,一,二,第二节 溶液,例,2-,1,市售浓硫酸密度为,1.84 kgL-1,，,H2SO4,的质量分数为,96%,，计算物质的量浓度,c( ),和,c,。,解：,的摩尔质量为,98 gmol-1,，,1/2,的摩尔质量为,49 gmol-1,。,c( )=96(1.841000) gL-198 gmol-1100=18 molL-1,C12 =96(1.841000) gL-149 gmol-1100=36 molL-1,非电解质稀溶液的依数性,溶液浓度的表示方法,一,二,第二节 溶液,2.,质量摩尔浓度,(b),质量摩尔浓度是指每,1 kg,溶剂中所含溶质的物质的量，单位为,mol,。设溶质的物质的量为,nB mol,，溶剂的质量为,mA kg,，则：,bB=nB/mA,非电解质稀溶液的依数性,溶液浓度的表示方法,一,二,第二节 溶液,例,2232.2 g,芒硝,( ),溶于,150 g,水中，求溶液的质量摩尔浓度。,解： 的摩尔质量为,322 gmol-1,。,溶质的质量：,mB=14232232.2=14.2 g,溶质的物质的量：,nB=mBMB= 14.2142=0.100 mol,溶剂的质量：,mA=150+(32.2-14.2)=168 g,溶液的质量摩尔浓度：,bB=nBmA=0.10016810-3=0.595 molkg-1,非电解质稀溶液的依数性,溶液浓度的表示方法,一,二,第二节 溶液,3.,物质的量分数,(,也叫摩尔分数，,x),即溶质与溶剂都用摩尔为单位，则溶质在全部溶液中所占的百分数即为摩尔分数。对于一个两组分的溶液系统来说，设,nA,和,nB,分别为溶液中溶质和溶剂的物质的量，则溶质的摩尔分数与溶剂的摩尔分数分别为,非电解质稀溶液的依数性,溶液浓度的表示方法,一,二,第二节 溶液,例,2-3,在,100 g,水溶液中溶有,10.0 g NaCl,，求水和,NaCl,的摩尔分数？,解：,nNaCl=10.0 g58.5 gmol-1=0.171 mol,nH2O=100 g-10 g18 gmol-1=5.0 mol,xNaCl=0.171 mol0.171 mol+5.0 mol=0.033,xH2O=5.0 mol0.171 mol+5.0 mol=0.967,非电解质稀溶液的依数性,溶液浓度的表示方法,一,二,第二节 溶液,4.,质量分数,(),以溶质的质量在溶液的质量中所占的分数来表示的溶液浓度，也叫质量百分比浓度。设,mB,、,mA,分别为溶液中溶质和溶剂的质量，则溶质,B,的质量分数,B,为：,非电解质稀溶液的依数性,溶液浓度的表示方法,一,二,第二节 溶液,例,2-4,在,100 mL,水中，溶有,17.1 g,蔗糖,( ),，溶液的密度为,1.0638 gmL-1,，求蔗糖的物质的量浓度、质量摩尔浓度、摩尔分数和质量分数？,非电解质稀溶液的依数性,溶液浓度的表示方法,一,二,第二节 溶液,解：,mB=17.1 g,，,mA=100 g,，,nB=mBMB=17.1 g342 gmol-1=0.05 mol,同理，,nA= 5.56 mol,n=nB+nA=5.61 mol,m=mB+mA=117.1 g,V=mA+mB,=117.1,g1.0638 gmL-1=110 mL=0.11 L,物质的量浓度,cB=nBV=0.05 mol0.11 L=0.046 molL-1,质量摩尔浓度,bB=nBmA=0.5 molkg-1,摩尔分数,xB=nBn=0.05 mol5.61 mol=0.0089xA=1-xB= 0.9911,质量分数,B= mBmA+mB= 17.1 g117.1 g=0.146,非电解质稀溶液的依数性,溶液浓度的表示方法,一,二,第二节 溶液,二、非电解质稀溶液的依数性,溶液可分为电解质溶液和非电解质溶液两大类。非电解质溶液的性质比电解质溶液的性质简单，尤其是非电解质的稀溶液具有某些共同的特性，认识和掌握其规律，将有助于对电解质溶液及浓溶液性质的理解。,非电解质稀溶液的依数性,溶液浓度的表示方法,一,二,第二节 溶液,溶液有两大类性质，一类性质与溶液中溶质和溶剂的本性有关，如溶液的颜色、密度、酸碱性和导电性、溶液体积的改变等；另一类性质只与溶液浓度有关，而与溶质本身性质无关，如溶液的蒸气压、凝固点、沸点和渗透压等。,非电解质稀溶液的依数性,溶液浓度的表示方法,一,二,第二节 溶液,1.,蒸气压下降,一定温度下，当密闭容器中的液体,(,如某一溶剂,),蒸发变成蒸气的速度与蒸气凝结成液体的速度相等时，即液体蒸发为气态的粒子数与气态粒子凝聚成液态的粒子数相等时，气、液间达到了动态平衡。此时，液面上方的蒸气称为饱和蒸气，饱和蒸气所产生的压力叫做饱和蒸气压,(,简称蒸气压,),。,非电解质稀溶液的依数性,溶液浓度的表示方法,一,二,第二节 溶液,2.,沸点升高和凝固点降低,为了使溶液也能在常压下沸腾，就必然给溶液加热，促使溶剂分子热运动，以增加溶液的蒸气压。当溶液的蒸气压达到外界压力时，溶液开始沸腾，此时溶液的温度就要比纯溶剂的温度高,(,见图,2-1),。,非电解质稀溶液的依数性,溶液浓度的表示方法,一,二,第二节 溶液,非电解质稀溶液的依数性,溶液浓度的表示方法,一,二,第二节 溶液,3.,溶液的渗透压,溶质在溶剂中的溶解是由于溶质粒子扩散运动的结果，这种粒子的热扩散运动使得溶质从高浓度处向低浓度处迁移，同时溶剂粒子也发生类似的迁移。当双向迁移达到平衡时，溶质在溶剂中的溶解达到最大程度。,这种物质自发地由高浓度处向低浓度处迁移的现象称为扩散。,非电解质稀溶液的依数性,溶液浓度的表示方法,一,二,第二节 溶液,通过以上有关稀溶液的一些性质的讨论，可以总结出一条关于稀溶液的定理：,难挥发、非电解质稀溶液的某些性质,(,蒸气压下降、沸点上升、凝固点下降和渗透压,),与一定量的溶剂中所含溶质的物质的量成正比，而与溶质的本性无关。这就是稀溶液的依数性定律。,非电解质稀溶液的依数性,溶液浓度的表示方法,一,二,第二节 溶液,应该指出，稀,溶液的依数性定律不适用于浓溶液和电解质。,因为在浓溶液中情况比较复杂，溶质浓度大，溶质粒子之间的相互影响大为增加，简单的依数性的定量关系不再适用。电解质溶液的蒸气压、凝固点、沸点和渗透压的变化要比相同浓度的非电解质都大。,非电解质稀溶液的依数性,溶液浓度的表示方法,一,二,第,3,节,胶体溶液,第三节 胶体,一、分散度和表面吸附,由于溶胶体系是一个多相体系，因此相与相之间就会存在界面,(,也称为表面,),。,分散系的分散度常用比表面积来衡量，所谓比表面积就是单位体积分散质的总表面积。,其数学表达式为,胶体溶液的性质,分散度和表面吸附,一,二,胶团结构,三,第三节 胶体,从上面的公式中可以看出，,单位体积的分散质表面积越大，即分散质的颗粒越小，则比表面积越大，体系的分散度越高。,对于处在同一相中的质点来说，其内部质点由于同时受到来自其周围各个方向并且大小相近的作用力，因此它所受到的总的作用力为零。而处在物质表面的质点就不同，由于在它周围并非都是相同的质点，所以它受到的来自各个方向的作用力的合力就不等于零。,胶体溶液的性质,分散度和表面吸附,一,二,胶团结构,三,第三节 胶体,溶胶的胶粒是由数目巨大的原子,(,或分子、离子,),构成的聚集体。直径为,1,100 nm,的胶粒分散在分散介质中，形成热力学不稳定性分散系统。,1.,溶胶的光学性质,早在,1869,年，丁达尔,(Tyndall),在研究胶体时将一束光线照射到透明的溶胶上，在与光线垂直方向上观察，可见一条发亮的光柱，见图,2-3,。,胶体溶液的性质,分散度和表面吸附,一,二,胶团结构,三,第三节 胶体,胶体溶液的性质,分散度和表面吸附,一,二,胶团结构,三,第三节 胶体,后人为了纪念他的发现，将这一现象称为丁达尔效应。由于丁达尔效应是胶体所特有的现象，,因此，可以通过此效应来鉴别溶液与胶体。,胶体溶液的性质,分散度和表面吸附,一,二,胶团结构,三,第三节 胶体,2.,溶胶的动力学性质,(1),布朗运动,将一束强光透过溶胶并在光的垂直方向用超显微镜观察，可以观测到溶胶中的胶粒并不是静止不动的，它们在介质中不停地作不规则的运动。,由于该现象是由植物学家布朗,(Brown),首先发现，所以被称为溶胶的布朗运动。,胶体溶液的性质,分散度和表面吸附,一,二,胶团结构,三,第三节 胶体,(2),扩散和沉降平衡,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。扩散现象是由胶粒的布朗运动引起的。,胶体溶液的性质,分散度和表面吸附,一,二,胶团结构,三,第三节 胶体,3.,溶胶的电学性质,在一,U,形管内注入有色溶胶，小心地在溶胶面上注入无色电解质溶液，使溶胶与电解质溶液间保持清晰的界面，并使溶胶液面在同一水平高度。在电解质溶液中插入电极，接通直流电，胶粒便向与其所带电荷相反的电极方向运动。这时可见,U,形管有色溶胶一侧的界面上升而另一侧界面下降,(,图,2-4),。,胶体溶液的性质,分散度和表面吸附,一,二,胶团结构,三,第三节 胶体,胶体溶液的性质,分散度和表面吸附,一,二,胶团结构,三,第三节 胶体,这种在电场作用下，带电胶粒在介质中的运动称为电泳。,从电泳的方向可以判断胶粒所带电荷。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；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。,胶体溶液的性质,分散度和表面吸附,一,二,胶团结构,三,第三节 胶体,若按图,2-5,的装置，把溶胶充满多孔性隔膜,(,如活性碳、素烧磁片等,),，胶粒被吸附而固定。由于胶粒带电，整个溶胶系统又是电中性的，介质必然带与胶粒相反电荷。在外电场作用下，液体介质将通过多孔隔膜向与介质电荷相反的电极方向移动，很容易从电渗仪毛细管中液面的升降观察到液体介质的移动方向。,这种在外电场作用下，分散介质的定向移动现象称为电渗。,胶体溶液的性质,分散度和表面吸附,一,二,胶团结构,三,第三节 胶体,胶体溶液的性质,分散度和表面吸附,一,二,胶团结构,三,第三节 胶体,三、胶团结构,胶体粒子是由小分子聚集在一起形成的，胶体表面又由于吸附或电离的原因成为一个带电荷的粒子，但整个胶体溶液是不显电性的。,胶体溶液的性质,分散度和表面吸附,一,二,胶团结构,三,第三节 胶体,把胶核与被其吸附的电位离子，以及部分被较强吸附的反离子统称为胶粒，而胶粒与反离子形成的不带电的物质称为胶团。,通常所讲的胶体粒子是指胶粒。在溶胶中，胶粒是独立运动单位。,AgI,胶团的结构如图,2-6,所示。,胶体溶液的性质,分散度和表面吸附,一,二,胶团结构,三,第三节 胶体,胶体溶液的性质,分散度和表面吸附,一,二,胶团结构,三,第三节 胶体,1.,溶胶的稳定性,胶体的稳定性一般体现在动力学稳定性和聚结稳定性两个方面。,溶胶的动力学稳定性是指分散粒子在重力作用下，不会从分散剂中分离出来。在溶胶体系中，溶胶粒子由于布朗运动，不断地在做无规则的运动。,溶胶的稳定性和聚沉,四,第三节 胶体,溶胶的聚结稳定性是指溶胶在放置过程中，不会发生分散质粒子的相互聚结而产生沉淀。由于胶粒所带电荷及其双电层结构，当两个带同种电荷的胶粒相互靠近时，胶粒之间就会产生静电排斥作用，从而阻止胶粒的相互碰撞，使溶胶趋向稳定。,溶胶的稳定性和聚沉,四,第三节 胶体,2.,溶胶的聚沉,若溶胶的动力学稳定性与聚结稳定性遭到破坏，胶粒就会因碰撞而聚结沉淀，澄清透明的溶胶就会变得混浊。,这种胶体分散系中的分散质从分散剂中分离出来的过程称为聚沉。,溶胶的稳定性和聚沉,四,第三节 胶体,使胶体聚沉的方法主要有：,(1),在溶胶中加入电解质。,(2),加入带相反电荷的胶体物质，由于电荷中和而互相聚沉。,(3),长时间加热也可促使很多胶体发生聚沉。,溶胶的稳定性和聚沉,四,第,4,节,高分子溶液和乳浊液,第四节 高分子溶液和乳浊液,一、高分子溶液,高分子化合物的相对分子质量很大，通常在,104,以上。蛋白质、核酸、糖类等都是与生命有关的生物高分子，其他如天然橡胶、聚苯乙烯以及人工合成的各种塑料等高聚物。高分子化合物的许多性质，如难溶解、有溶胀现象、溶液粘度大等，都与相对分子质量大这一特点有关。,表面活性剂,高分子溶液,一,二,乳浊液,三,第四节 高分子溶液和乳浊液,表面活性剂,高分子溶液,一,二,乳浊液,三,第四节 高分子溶液和乳浊液,1.,高分子溶液的特性,高分子化合物在形成溶液时，与低分子量溶质明显不同之处是要经过溶胀过程，即溶剂分子慢慢进入卷曲成团的高分子化合物分子链空隙中去，导致高分子化合物舒展开来，体积成倍甚至数十倍的增长。,高分子溶液其溶质与溶剂之间没有明显的界面，因而对光的散射作用很弱，丁达尔效应不像溶胶那样明显。另外高分子化合物还具有很大的粘度，这与它的链状结构和高度溶剂化的性质有关。,表面活性剂,高分子溶液,一,二,乳浊液,三,第四节 高分子溶液和乳浊液,2.,高分子溶液的盐析和保护作用,高分子溶液具有一定的抗电解质聚沉能力，加入少量的电解质，它的稳定性并不受影响。这是因为在高分子溶液中，本身带有较多的可电离或已电离的亲水基团，例如,OH,，,COOH,，等。这些基团具有很强的水化能力，它们能使高分子化合物表面形成一个较厚的水化膜，能稳定地存在于溶液之中，不易聚沉。,表面活性剂,高分子溶液,一,二,乳浊液,三,第四节 高分子溶液和乳浊液,如果溶胶中加入的高分子化合物较少，就会出现一个高分子化合物同时附着几个胶粒的现象。此时非但不能保护胶粒，反而使得胶粒互相粘连形成大颗粒，从而失去动力学稳定性而聚沉。这种由于高分子溶液的加入，使得溶胶稳定性减弱的作用称为絮凝作用。生产中常利用高分子对溶胶的絮凝作用进行污水处理和净化、回收矿泥中的有效成分以及产品的沉淀分离。,表面活性剂,高分子溶液,一,二,乳浊液,三,第四节 高分子溶液和乳浊液,二、表面活性剂,两种极性相差很大的物质，通过机械分散方式很难形成一个均匀混合的稳定单相体系，这两种物质只有在它们接触表面积最小时才能够稳定存在，即两物质各成一相。水和油就是如此，水是一种强极性的化合物，而油通常是直链碳氢化合物，其极性较弱。,表面活性剂,高分子溶液,一,二,乳浊液,三,第四节 高分子溶液和乳浊液,表面活性剂的分子结构大致相同，它们的分子是由极性基团,(,亲水,),和非极性基团,(,疏水,),两大部分构成。极性部分通常是由,OH,、,COOH,、,NH,、,SHH,等基团构成。而非极性部分主要是由碳氢组成的长链或芳香基团所构成。,表面活性剂,高分子溶液,一,二,乳浊液,三,第四节 高分子溶液和乳浊液,由于表面活性剂特殊的分子结构，所以它具有一种既能进入水相又能进入油相的能力。因此，它能很好地在水相或油相的表面形成一个保护膜，降低水相或油相的表面能，起到防止被分散的物质重新碰撞而聚结的作用。,表面活性剂,高分子溶液,一,二,乳浊液,三,第四节 高分子溶液和乳浊液,三、乳浊液,乳浊液是分散质和分散剂均为液体的粗分散系。牛奶、豆浆、某些植物茎叶裂口渗出的白浆,(,例如橡胶树的胶乳,),、人和动物机体中的血液、淋巴液都是乳浊液。在乳浊液中被分散的液滴的直径约在,0.1,50 m,之间。,表面活性剂,高分子溶液,一,二,乳浊液,三,第四节 高分子溶液和乳浊液,将油和水一起放在容器内猛烈震荡，可以得到乳浊液。但是这样得到的乳浊液并不稳定，停止震荡后，分散的液滴相碰后会自动合并，油水会迅速分离成两个互不相溶的液层。可见乳浊液也像溶胶那样需要有第三种物质作为稳定剂，才能形成一种稳定的体系。,表面活性剂,高分子溶液,一,二,乳浊液,三,第四节 高分子溶液和乳浊液,乳浊液及乳化剂在生产中的应用非常广泛，绝大多数有机农药、植物生长调节剂的使用都离不开乳化剂。例如，有机农药水溶性较差，不能与水均匀混合。为了能使农药与水较好地混合，加入适量的乳化剂，以减小它们的表面张力，从而达到均匀喷洒、降低成本、提高杀虫治病的目的。在人体的生理活动中，乳浊液也有重要的作用。,表面活性剂,高分子溶液,一,二,乳浊液,三,THANKS,感谢各位,
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