(理学)大学化学必备课件

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第一章物质的聚集状态CollectiveStateofMatter1\n1.1分散系1.2气体1.3溶液浓度的表示方法1.4稀溶液的通性1.5胶体溶液1.6高分子溶液和乳浊液主要内容2\n学习要求1.了解分散系的分类及主要特征；2.掌握溶液浓度的表示方法及各种表示方法之间的换算；3.掌握物质的基本单元概念及其应用；4.掌握稀溶液的通性及其应用；5.理解胶体的基本概念、结构及其性质；6.了解高分子溶液、表面活性物质、乳浊液的基本概念和特征。3\n物质的三种状态及其特征固态液态气态固态：分子排列规则紧密，分子间作用力明显，有固定的形状液体：分子排列比较疏松，具有流动性，分子间作用力较小气体：分子排列非常松，具有流动性，分子间几乎没有作用力4\n固态液态气态相互转化5\n“火”既不是气体或液体、更不是固体，是等离子体。等离子体（电浆）：由大量带正负电荷的粒子组成的非束缚态的宏观体系，它们的异类带电粒子间相互“自由”。等离子体应用：（1）氢弹就是人类历史上第一次成功应用高温等离子体的产物；（2）用等离子体照射种子来提高农作物的产量；（3）大屏幕的等离子体电视机等。物质的第四种状态—等离子体6\n7\n1.1分散系体系(system)：所选取的研究对象称为体系。相(phase)：体系中物理性质和化学性质完全相同的均匀部分。由一种或几种物质分散到另一种物质中所形成的体系分散系分散相(dispersionphase)（分散质）被分散的物质分散介质(dispersionmedium)（分散剂）起分散作用的物质(相)分散质和分散剂可以是固体、液体或气体!!!8\n细小水滴+空气→云雾二氧化碳+水→汽水金属化合物+岩石→矿石固体颗粒+空气→烟9\n10\n按聚集状态分类的各种分散系__________________________________________________________________分散相分散介质实例_____________________________________________________________气气液固气液固气液固液固空气、家用煤气云、雾泥浆、油漆、墨水烟、灰尘牛奶、豆浆、农药乳浊液泡沫、汽水红宝石、合金、有色玻璃肉冻、硅胶、珍珠泡沫塑料、木炭、浮石11\n按分散相粒子大小分类的分散系分子或离子分散系（粒子直径小于1nm）胶体分散系（粒子直径在1-100nm之间）粗分散系（粒子直径大于100nm）低分子溶液（分散相是小分子）高分子溶液(分散相是大分子)胶体溶液(分散相是分子的小集合体)浊液（分散相是分子的大集合体）最稳定很稳定稳定不稳定电子显微镜不可见超显微镜可观察其存在一般显微镜可见能透过半透膜能透过滤纸,不能透过半透膜不能透过滤纸单相体系多相体系!!!12\n溶液(或真溶液):分散相粒子直径小于1nm,均相系统,透明,不能发生光的散射,扩散速度快,为热力学稳定状态.胶体分散系统:分散相在某方向上的直径在1~100nm之间,可透明或不透明,均可发生光散射,胶体粒子扩散速率慢,不能透过半透膜,有较高的渗透压.粗分散系统:分散相粒子在某方向上的直径大于100nm,如悬浮液,乳状液,泡沫,粉尘等.与胶体有许多共同特性.13\n溶液(或真溶液):分散相粒子直径小于1nm,均相系统,透明,不能发生光的散射,扩散速度快,为热力学稳定状态。溶液(solution)定义：由至少两种物质组成的均一、稳定的混合物，被分散的物质（溶质）以分子或更小的质点分散于另一物质（溶剂）中。三种状态：大气是一种气体溶液；固体溶液混合物常称固溶体，如合金；一般溶液只是专指液体溶液。14\n最轻的固体—气凝胶特性:密度极低（空气的3倍）。非常好的隔热效果。非常坚固耐用。用途：制作火星探险宇航服防弹不怕被炸可处理生态灾难（吸附材料）网球拍击球能力更强15\n1.2气体1.2.1理想气体状态方程式(idealorperfectgasequation)pV=nRTp为气体的压力，SI单位为Pa；V为气体的体积，SI单位为为m3；n为物质的量，SI单位为mol；T为气体的热力学温度，SI单位为K；R为气体常数，8.314J·mol-1·K-1(Pa·m3·mol·k-1)16\n理想气体：一种假想的气体。真实气体，特别是非极性分子或极性小的分子，在压力不太高，温度不太低的情况下，若能较好地服从理想气体状态方程，则可视为理想气体。例1-1某氢气钢瓶容积为50.0L,25.0℃时，压力为500kPa，计算钢瓶中氢气的质量。解：根据理想气体方程式钢瓶中氢气的质量为：10.1mol×2.01g·mol-1=20.3g17\n1.2.2.分压定律分压:在一定温度下，混合气体中，某一组分气体B单独对容器壁的压力，称为该气体的分压。道尔顿（Dalton）分压定律：推论：两式相除,可得,表明混合气体组分B的分压等于n(B)/n的比值与混合气体总压之乘积。18\n摩尔分数nB—B的物质的量，SI单位为mol；n—混合物总的物质的量，SI单位为mol；—量纲为1。两组分体系XA+XB=1混合气体组分B的分压等于物质B的摩尔分数与混合气体总压之乘积。19\n基本单元基本单元可以是分子、原子、离子、电子及其它粒子或这些粒子的特定组合。n(H2)=1mol该物系含有1molH2n(2H2)=1mol该物系含有1mol2H21mol(2H2+O2=2H2O)指1mol反应同一物质，若基本单元不同，其物质的量的数值不同。如18克H2O：n（H2O)=1moln（1/2H2O)=2moln（2H2O)=0.5mol相同质量的同一物质，其基本单元越大，物质的量的数值越小。注意：使用物质的量单位mol时，要指明物质的基本单元(粒子结合体)。如n(H2)=1mol20\n1.3.1质量分数mB—物质B的质量；m—混合物的质量；wB—物质B的质量分数，量纲为1。1.3溶液浓度的表示方法21\n1.3.2摩尔分数nB—B的物质的量，SI单位为mol；n—混合物总的物质的量，SI单位为mol；—量纲为1。两组分体系XA+XB=122\n例：求ω(NaCl)=10%的NaCl水溶液中溶质和溶剂的摩尔分数。解：根据题意，100g溶液中含有NaCl10g，水90g。即m(NaCl)=10g,而m(H2O)=90g23\n1.3.3物质的量浓度CB—物质的量浓度，单位为mol·L-1。nB—物质B的物质的量，单位为mol。V—混合物的体积，单位为L。VncBB=24\nc(KMnO4)=0.10mol·L1c(1/5KMnO4)=0.10mol·L1相同质量的同一物质，其基本单元越大，物质的量的数值越小。相同浓度，其基本单元越大，该物质的量的数值越小。1L溶液n(KMnO4)=0.10moln(1/5KMnO4)=0.10moln(KMnO4)=0.20mol25\n1.3.4质量摩尔浓度bB—质量摩尔浓度，单位为mol·Kg-1。nB—溶质B的物质的量，单位为mol。mA—溶剂的质量，单位为kg。26\n名称数学表达式单位物质的量浓度mol﹒L-1质量摩尔浓度mol﹒kg-1质量分数量纲为1摩尔分数量纲为1几种溶液浓度的表示方法小结A!!!b(B)27\n1.3.5几种溶液浓度之间的关系(1)物质的量浓度与质量分数cB—溶质B的量浓度;—溶液的密度;wB—溶质B的质量分数;MB—溶质B的摩尔质量。28\n(2)物质的量浓度与质量摩尔浓度若该系统是一个两组分系统，且B组分的含量较少，则溶液的质量m近似等于溶剂的质量mA,上式可近似成为：若该溶液是稀的水溶液，则：CB=bB29\n（3）为什么淡水鱼不能在海水中生存？（4）人在发高烧时为什么必须补充水分？（5）你了解医学上血液透析吗？（6）你了解工业上海水淡化反渗透原理吗？（1）植物为什么有抗寒性和耐旱性？（2）雨雪天气为什么在路面撒盐？30\n1.4稀溶液的通性溶液有两大类性质：(1)与溶液中溶质的本性有关：颜色、比重、酸碱性和导电性等(2)与溶液中溶质的独立质点数有关（与溶质的本性无关):如溶液的蒸气压、凝固点、沸点和渗透压等。31\n蒸气压下降（Theloweringofthevaporpressure)沸点上升(Theelevationoftheboilingpoint)凝固点降低(Thedepressionofthefreezingpoint)渗透压(Thephenomenonofosmoticpressure)稀溶液的通性（依数性）：难挥发的非电解质稀溶液有一定的共同性和规律性。32\n1.4.1溶液的蒸气压下降（1）纯溶剂的饱和蒸气压(P0)一定温度下，溶剂表面的蒸发与凝聚达到动态平衡时所对应的蒸气压力。蒸发为气态溶剂粒子数目与气态粒子凝聚成液态的溶剂粒子数目相等时，液体上方所具有的压力。33\n蒸气压—温度曲线温度升高，蒸气压增大任何纯溶剂在一定温度下都有一个确定的饱和蒸气压，且随温度的升高而增大。饱和蒸气压与温度有关34\n蒸气压的大小，与液体分子间的吸引力有关，吸引力越大，蒸气压越小。极性分子的吸引力强，蒸气压小（如硫酸等）；非极性分子的吸引力小，蒸气压大（如乙醚、汽油等）。(CH4>H2O)分子量越大，分子间的作用力越强，蒸气压越小（CH4>C2H6>C3H8)。固体也有饱和蒸气压。如干冰、萘、碘等固体，蒸气压很大，可直接由固体变成气体（升华）。饱和蒸气压与物质的种类、性质有关35\n练习(1)在相同的温度下,蒸气压最高的一种物质是()(A)C10H22(B)C4H10(C)C6H14(D)C5H12(2)室温时,下列物质中蒸气压最大的是()(A)CH4(B)Br2(C)盐酸(D)NaOH固体BA36\n（2）溶液的蒸气压下降当溶质分散于溶剂之中，溶液表面的部分位置，被溶质分子所占据，使得单位表面所能逸出的溶剂的分子个数减少，因此溶液蒸气压较之纯溶剂有所降低。同一温度下，溶液的蒸气压比纯溶剂的蒸气压要小，它们之间的差值，叫“溶液的蒸气压下降”（△P）。37\n法国物理学家拉乌尔(F．M．Roult)在1887年总结出一条关于溶液蒸气压的规律:p=p0xAp—溶液的蒸气压，单位为Pa；p0—溶剂的饱和蒸气压，单位为Pa；xA—溶剂的摩尔分数。拉乌尔定律38\n由于xA+xB=l，即xA=lxB，所以p=p0(1xB)=p0p0·xBp0p=p0·xBp=p0·xBp—溶液蒸气压的下降值，单位为Pa；xB—溶质的摩尔分数。结论:在一定温度下，难挥发非电解质稀溶液的蒸气压的下降值与溶质的摩尔分数成正比。—拉乌尔定律39\n环境温度发生较大改变时，植物细胞中的有机体会产生大量可溶性碳水化合物来提高细胞液浓度。温度升高时，细胞液浓度增加，细胞液蒸气压下降较大，使得细胞的水份蒸发减少，因此表现出植物的抗旱能力。植物的抗旱性40\n20℃时,每500g水中含有25.97g己六醇的水溶液,其蒸气压为2322Pa,已知在此温度,纯水的蒸气压为2334Pa,计算己六醇的摩尔质量。2322=2334×───────50025.97──+───18.0MBMB=181g·mol-1500/18.0解：p=p0xA41\n1.4.2溶液沸点的升高和疑固点下降（1）溶液的沸点上升沸点：液体蒸气压随温度升高而增大，当温度升到蒸汽压等于外界压力时，液体就沸腾了，这个温度称为该液体的沸点。难挥发物质的溶液的沸点总是高于纯溶剂的沸点，二者之差为：△Tb=Tb–T0=kbbBkb称为溶剂的摩尔沸点上升常数，单位为K·kg·mol-1。pT溶剂溶液101.325kPaT0Tbp<101.325kPa沸点上升示意图42\n沸点上升的原因纯溶剂中溶入难挥发非电解质后蒸汽压下降，要使溶液沸腾必须升高温度直至溶液的蒸汽压与外界压力相等。所以溶液蒸汽压下降越多沸点升高越多。43\n（2）溶液的凝固点下降溶液的凝固点总是低于纯溶剂的凝固点△Tf=T0－Tf=kfbBkf称为溶剂的下降常数。Kb与Kf特点不随溶液性质而变，只与溶剂有关同种溶剂：Kf＞Kb凝固点：液相和固相蒸气压相等时的温度——固相与液相共存时的温度。当固态纯溶剂的蒸气压与溶液中溶剂的蒸气压相等时，溶液的固相与液相达到平衡时的温度。凝固点T0pT溶剂溶液Tf凝固点下降示意图44\n凝固点下降的原因溶液的蒸气压下降使原来固态纯溶剂和液态溶剂共存的平衡受到破坏，固态纯溶剂需通过融化成液态溶剂来增加溶液的蒸气压，从而使体系重新达到平衡。在固相融化过程中，要吸收体系的热量，因此在新平衡点的温度就要比原平衡点温度低。45\n几种溶剂的Kb和Kf溶剂Tb/KKb/K·kg·mol-1Tf/KKf/K·kg·mol-1水373.150.52273.151.86苯353.352.53278.665.12乙酸117.53.0716.63.9萘218.05.8080.36.94Kb与Kf特点不随溶液性质而变，只与溶剂有关同种溶剂：Kf＞Kb46\n环境温度发生较大改变时，植物细胞中的有机体会产生大量可溶性碳水化合物来提高细胞液浓度，凝固点下降，使细胞液能在较低的温度环境中不结冻。植物的抗寒性47\n例题：有一质量分数为1.00%的水溶液,测得其凝固点为273.05K．计算溶质的相对分子质量。解：根据公式：△Tf=Kf×bB则有由于溶液的浓度较小，所以mA+mB≈mA，即mB/mA≈1.00%溶质的相对分子质量为183应用：（1）估算分子量。△Tf=KfbB=KfmB/(mAMB)MB=KfmB/(mA△Tf)(溶液的浓度较小，所以mA+mB≈mAw=mB/mA)48\n（2）往冰雪覆盖的路面上撒盐。（3）汽车水箱中加甘油等。（4）建筑工人冬天在沙浆中加盐(CaCl2)。应用：（5）实验室中冷却用的冰盐浴；食品制冷剂。49\n乙二醇的沸点是197.9℃,乙醇的沸点是78.3℃,用作汽车散热器水箱中的防冻剂,哪一种物质较好?请简述理由。答：用乙二醇较好。因为乙二醇的沸点高,难挥发。而乙醇的沸点比水低,在汽车行驶时,当散热器水箱受热后,溶液中的乙醇先挥发,容易着火。50\n1.4.3溶液的渗透压鲜花香气四溢把盐放进水里..整杯水都咸了有毒气体泄漏，附近居民要紧急疏散物质分子从高浓度区域向低浓度区域转移直到均匀分布的现象，速率与物质的浓度梯度成正比。扩散现象(diffusion)51\n52\n可以选择性地让一部分物质通过,而不让某些物质通过的多孔分离膜。半透膜(semipermeablemembrane)53\n红糖溶液液面上升的原因：半透膜能阻止蔗糖分子向纯水一边扩散，却不能阻止水分子向红糖溶液的扩散。单位时间内由纯水透过膜进入溶液的水分子数大于由溶液进入纯水的水分子数，总结果是水分子由纯水进入溶液，使溶液液面上升。54\n渗透压(osmoticpressure)：为维持半透膜所隔开的溶液与纯溶剂之间的渗透平衡而需要的超额压力。即阻止溶剂渗透作用进行时所需加给的额外压力。产生渗透压的条件：膜浓度差渗透(osmosis)：由物质粒子通过半透膜单向扩散的现象。55\nП×V=nB×R×T即П=cB×R×TП—溶液的渗透压，单位为Pa；cB—溶液的浓度，单位为mo1·L-1；R—气体常数，为8.31kPa·L·mol-1·K-1；T—体系的温度，单位为K。稀溶液渗透压与浓度、温度的关系在一定温度下，溶液的渗透压与溶质的物质量浓度成正比。溶液愈稀，公式愈准确。56\n应用：(1)测定生物体内大分子的相对分子质量例如：有一蛋白质的饱和水溶液，每升含有蛋白质5.18克，已知在298.15K时,溶液的渗透压为413Pa,求此蛋白质的相对分子质量。解：根据公式П=cB×R×T即该蛋白质的相对分子质量为31100。П57\n37℃血液的渗透压为775kPa,那么供静脉注射的葡萄糖(C6H12O6)溶液的浓度应是多少?(医药界常用g·dm-3表示浓度。MB=180g/mol)解：П=cERT(E表示乙醇）775=cE×8.31×(273+37)c=0.301mol·dm-3=0.301×180g·dm-3=54.2(g·dm-3)58\n活细胞内的生物膜只允许水分子自由通过，它所选择的离子、小分子物质可以通过，而其他的离子、小分子和大分子不能透过，是严格的半透膜。蛋膜、肠衣、动物膀胱、植物细胞膜、羊皮纸胶棉薄膜、玻璃纸等可用作半透膜的材料：59\n渗透现象不仅在溶液与溶剂之间存在，在不同浓度溶液中同样存在。等渗溶液：相等渗透压的溶液彼此称为等渗溶液。等渗溶液在药学上有重要意义,如眼药水必须与眼球组织内的液体具有相同的渗透压，否则会引起疼痛；静脉注射用的盐水与血液是等渗溶液。高渗溶液：对于渗透压不相等的两种溶液，渗透压相对高的叫高渗溶液。低渗溶液：渗透压相对较低的叫做低渗溶液。60\n将红细胞置于不同浓度的NaCl溶液中，在显微镜下观察发现：在生理盐水中在较浓的NaCl溶液中在较稀的NaCl溶液中红细胞逐渐皱缩，皱缩的红细胞互相聚结成团。这是因为红细胞内液的渗透压力低于浓NaCl溶液，红细胞内的水向外渗透引起。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相等，细胞内外液处于渗透平衡状态。红细胞逐渐胀大，最后破裂，释放出红细胞内的血红蛋白使溶液染成红色，即溶血。这是因为红细胞内液的渗透压力高于NaCl溶液，细胞外的水向细胞内渗透引起。渗透现象与健康61\n尿毒症，实际上是指人体不能通过肾脏产生尿液，不能将体内代谢产生的废物和过多的水分排出体外而引起的毒害。肾脏是人体重要的排泄器官，对调节血压和内环境平衡起关键作用。渗透现象与健康62\n透析是指溶质（小分子）通过半透膜，从高浓度溶液向低浓度方向运动。透析疗法是使体液内的成分（溶质或水分）通过半透膜排出体外的治疗方法，一般可分为血液透析和腹膜透析两种。血液透析包括溶质的移动和水的移动，即血液和透析液在透析器(人工肾)内借半透膜接触和浓度梯度进行物质交换，使血液中的代谢废物和过多的电解质向透析液移动，透析液中的钙离子、碱基等向血液中移动。渗透现象与健康63\n在渗透压较大的溶液一边加上比其渗透压还要大的压力，迫使溶剂从高浓度溶液处向低浓度处扩散，从而达到浓缩溶液的目的。反渗透64\n反渗透纯水机反渗透膜工作原理图反渗透的应用65\n小结稀溶液的依数性定律（稀溶液的通性)难挥发、非电解质的稀溶液的某些性质(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。p=p0p=p0·xB△Tb=Tb–T0=kbbB△Tf=T0－Tf=kfbB蒸气压下降沸点上升凝固点降低渗透压П=cB×R×T66\n对于电解质溶液或浓溶液，稀溶液的依数性与溶液浓度的关系不再适用.但仍具有溶液蒸气压下降、沸点上升、凝固点下降和渗透压等性质，用电解质溶液与同浓度非电解质溶液的依数性变化的比值i来表示。如凝固点下降偏差表示：其中ΔT’f为溶液实际的凝固点下降数值，ΔTf为溶液理论的凝固点下降数值。1.5电解质溶液或浓溶液67\n一般地，强电解质AB的i接近于2；强电解质A2B的i在2～3间；弱电解质的i略大于1。因此，对同浓度的溶液来说，与纯溶剂相比沸点上升、凝固点下降、蒸气压的变化值及渗透压大小顺序：A2B型强电解质>AB型强电解质>弱电解质>非电解质68\n选择题1.下列溶液浓度相同,沸点最高的是（）A.C6H12O6B.H3BO3C.KClD.BaCl22.下列稀溶液浓度相同时，蒸气压最高的是：（）A．CaCl2溶液B．NaCl溶液C．HAc溶液D．蔗糖溶液。3.称取同样质量的两种难挥发的电解质A和B,分别溶解在1升水中,测得A溶液的凝固点比B溶液的凝固点低，则（）A. B的分子量小于A的分子量B.A的分子量和B的分子量相同C.  B的分子量大于A的分子量4.某质量摩尔浓度为m的稀水溶液，其沸点上升值\凝固点下降值之间的关系是：（）A．ΔTb>ΔTf；B．ΔTb=ΔTf；C．ΔTb<ΔTf；D．没有关系。DDCC69\n5.人体体温约37℃，血液渗透压约为773kPa，需注射与血液具有相同渗透压的葡萄糖注射液浓度约是(葡萄糖分子量180)：（）A．85g·dm-3；B．54g·dm-3；C．8.5g·dm-3；D．5.4g·dm-36.某难挥发的非电解质稀水溶液的沸点为100.82℃，则其凝固点：（）A．-0.58℃；B．-0.68℃；C．-0.78℃；D．-0.88℃。7.以下论述正确的是（）（A）饱和溶液一定是浓溶液（B）甲醇是易挥发性液体，溶于水后水溶液凝固点不能降低（C）强电解质溶液的活度系数皆小于1（D）质量摩尔浓度数值不受温度变化8.主要决定于溶解在溶液中的粒子的数目,而不决定于这些粒子的性质的特性叫---()(A)等电子性(B)各向同性(C)依数性(D)相似相溶性DCBD70\n按分散相粒子大小分类的分散系分子或离子分散系（粒子直径小于1nm）胶体分散系（粒子直径在1-100nm之间）粗分散系（粒子直径大于100nm）低分子溶液（分散相是小分子）高分子溶液(分散相是大分子)胶体溶液(分散相是分子的小集合体)浊液（分散相是分子的大集合体）最稳定很稳定稳定不稳定电子显微镜不可见超显微镜可观察其存在一般显微镜可见能透过半透膜能透过滤纸,不能透过半透膜不能透过滤纸单相体系多相体系高分子溶液:由于高分子以分子形式溶于介质中,分散相与分散介质之间没有相界面,大多是均相的热力学稳定系统.传统上称亲液溶胶.如淀粉溶液和蛋白质溶液等。溶胶:高度分散的多相系统,分散相与分散介质之间亲和力较弱,有很大的相界面,很高的表面能,能自动聚集成大颗粒,自动吸附某种离子而带电,是热力学不稳定系统.液溶胶传统上称憎液溶胶.如Fe(OH)3胶体和As2S3胶体.1.6胶体溶液71\n1.6.1分散度和表面吸附(1)比表面积分散系的分散度(dispersiondegree)常用比表面积（specificsurface)来衡量。s=S/Vs—分散质的比表面积，单位是m-1；S—分散质的总表面积，单位是m2；V—分散质的体积，单位是m3。单位体积的分散质表面积越大，即分散相的颗粒越小,则比表面积越大，体系的分散度越高。72\n（2）表面吸附内部质点:同时受到各个方向并且大小相近的作用力，它所受到的总的作用力为零。物质表面的质点:受到的来自各个方向的作用力的合力就不等于零。表面能：表面质点比内部质点所多余的能量。减少表面能的方法：吸附其他物质、减少表面积;进入物质内部。73\n1.6.2胶团结构溶胶具有扩散双电层结构扩散层吸附层Cl－Cl－Cl－Cl－Cl－Cl－FeO＋FeO＋FeO＋FeO＋FeO＋FeO＋FeO＋FeO＋Cl－Cl－[Fe(OH)3]m胶核电位离子反离子反离子吸附层扩散层胶团胶粒74\n{(AgI)m·nAg＋·(nx)NO3－}x+·xNO3－胶核电位离子反离子反离子过量的稀AgNO3与稀KI溶液反应制备的AgI溶胶AgI胶团结构简式：扩散层胶团吸附层胶粒75\n胶团结构式氢氧化铁{(Fe(OH)3)m·nFeO+·(nx)Cl}x+·xCl三硫化二砷{(As2S3)m·nHS·(nx)H+}x·xH+硅胶{(H2SiO3)m·nHSiO3·(nx)H+}x·xH+一般来讲，金属氢氧化物、金属氧化物等胶体微粒吸附阳离子，带正电荷；非金属氧化物、非金属硫化物等胶体微粒吸附阴离子，带负电荷。因此，在电泳实验中，氢氧化铁胶体微粒向阴极移动，三硫化二砷胶体微粒向阳极移动。76\n清晨，在茂密的树林中，我们常常可以看到从树叶间透过的一道道光柱。你知道这是什么原因吗？77\n1.6.3胶体溶液的性质光学性质：丁达尔效应动力学性质：布朗运动电学性质：电泳现象胶体溶液的性质78\n透镜溶胶丁达尔效应光源（1）溶胶的光学性质79\n产生原因：光线照射到物体表面时，可能产生两种情况：（1）颗粒的直径远远大于入射光的波长，此时入射光被完全反射；（2）物质的颗粒直径比入射波长小，则发生光的散射作用而出现丁达尔现象。因为溶胶的粒子直径在1一100nm，而一般可见光的波长范围在400一760nm。80\n丁达尔效应：由于溶胶的高度分散性和多相不均匀性,当一束波长大于溶胶分散相粒子尺寸的入射光照射到溶胶系统,可发生散射现象－丁达尔现象.81\n布朗(Brown)运动:溶胶中的分散相粒子的不停息的和无规则的运动.这种现象是植物学家(Brown)于1827年首先从水中悬浮花粉的运动中观察得到.用超显微镜可以观察布朗运动.(2)溶胶的动力学性质82\n分散介质分子处于无规则的热运动状态,从各个方向不断撞击分散相粒子.布朗运动是分子热运动的必然结果,是胶体粒子的热运动.布朗运动产生的原因83\n(3)溶胶的电学性质电泳(electrophoresis):在外电场作用下,胶体粒子在分散介质中定向移动的现象.NaCl溶液Fe(OH)3溶胶+－电泳示意图图中Fe(OH)3溶胶在电场作用下向阴极方向移动,证明Fe(OH)3的胶体粒子是带正电荷的.产生原因：同种胶体粒子带相同的电荷。带正电荷：金属氧化物、金属氢氧化物。带负电荷：非金属氧化物、金属硫化物84\n溶胶粒子带电的主要原因吸附作用：氢氧化铁溶胶，由于Fe(OH)3对FeO+的吸附因而溶胶带正电。解离作用：硅胶粒子带电就是因为H2SiO3电离形成HSiO3-或SiO32-，并附着在表面而带负电。H2SiO3＝HSiO3-+H+＝SiO32-+2H+85\n1.6.4溶胶的稳定性和聚沉(1)溶胶的稳定性溶胶——热力学不稳定系统溶胶——长时间稳定存在例如法拉弟制备的金溶胶静置数十年才聚沉于管壁上。稳定的原因动力学稳定性：布朗运动聚结稳定性：胶粒的双电层结构相互排斥溶剂化膜（极性溶剂）86\n(2)溶胶的聚沉聚沉(coagulation)：胶体分散系中的分散质从分散剂中分离出来的过程。影响溶胶聚沉的因素主要有：(a)电解质对溶胶的聚沉作用(b)溶胶的互聚(c)长时间加热三种溶胶聚沉(左)Al(OH)3;(中)Fe(OH)3;(右)Cu(OH)287\n作用离子：与溶胶带相反电荷的离子离子电荷越多，对溶胶的聚沉能力越强对带负电溶胶：聚沉能力：Al3+＞Ba2+＞Na+;相同电荷，离子半径越大，聚沉能力越强Rb+＞K+＞Na+＞Li+（随着离子半径的减小，电荷密度越大，水合离子半径增大，离子的聚沉能力减弱。）电解质对溶胶的聚沉作用88\n溶胶的互聚两种带有相反电荷的溶胶按适当比例相互混合，溶胶同样会发生聚沉。例：明矾净水作用。天然水中胶态的悬浮物大多带负电，明矾在水中水解产生的Al(OH)3溶胶带正电，它们相互聚沉而使水净化。89\n三角洲出现在河流入海口处，是因为河水和海水的成分不同，所含的胶体微粒就不同，当带正电的微粒与带负电微粒相遇时，就发生胶体的聚沉，产生了沉淀。三角洲形成的原因用井水洗衣服时，为什么肥皂的去污力不强？井水是硬水其中的矿物是以电解质存在的，当用井水洗衣服时，肥皂胶体遇电解质聚沉。胶体的应用90\n血清纸上电泳;利用电泳分离各种氨基酸和蛋白质;制豆腐原理(胶体的聚沉);制有色玻璃(固溶胶);冶金工业利用电泳原理选矿,原油脱水等;目前使用聚合氯化铝和聚合硫酸铁净水胶体的应用（续）91\n1.7高分子溶液和乳浊液1.7.1高分子溶液高分子：相对分子量大于104，如蛋白质、核酸、DNA、合成橡胶、合成塑料等。绿色为碳链深蓝色为氨基浅蓝色为溴基团一种染色体的柱状胶束切面图高分子溶液的特性（1）不能透过半透膜、扩散速度慢等。（2）高分子溶液是一种热力学稳定体系。（3）溶解的可逆性。（4）高分子溶液具有一定的抗电解质聚沉能力。92\n高分子溶液的盐析和保护作用在高分子溶液中加入少量电解质不会聚沉。通过加入大量电解质使高分子化合物聚沉的作用称为盐析。原因：高分子化合物带电荷，因此加入的电解质首先必须中和此部分电荷；重要的是破坏其水化膜，因此需加入大量的电解质（实现自身水化需夺取高分子化合物水化膜上的溶剂化水）。93\n高分子化合物对溶胶的保护作用高分子化合物对溶胶保护作用示意图保护作用若在溶胶中加入适量的高分子化合物，就会提高溶胶的稳定性。其原因有：高分子化合物吸附在胶粒的表面上,可以增加溶解性。许多高分子线团环绕在胶体粒子周围,形成水化外壳,将分散相粒子完全包围起来,对溶胶起保护作用.94\n高分子化合物对溶胶的聚沉作用高分子化合物使溶胶的稳定性减弱的现象，称为絮凝作用。好的聚沉剂应是相对分子量很大的线型聚合物,如聚丙烯酰胺及其衍生物,其相对分子量可高达几百万（106）.搭桥效应:一个长碳链的高聚物分子可以同时吸附在许多个分散相微粒上,通过“搭桥”把胶粒联结在一起,引起聚沉.高分子化合物对溶胶聚沉作用示意图95\n乳浊液:由两种不互溶或部分互溶的液体所形成的粗分散系统.如牛奶,含水石油,炼油厂的废水,乳化农药等.乳化作用:油水互不相溶,只有加入乳化剂才能得到比较稳定的乳状液,乳化剂的这种作用称为乳化作用.常用的乳化剂多为表面活性剂,某些固体也能起乳化作用.乳状液的类型:水包油型微小油滴(通常指有机物)分散在水中,符号O/W如牛奶、豆浆、农药乳化剂等。油包水型微小水滴分散在油中,符号W/O，如石油。1.7.2乳浊液96\n表面活性剂表面活性剂性质：当它被加入到某一物质中后，能够显著降低其表面张力，从而使一些极性相差较大的物质也能相互均匀分散、稳定存在。表面活性剂的分子结构：由极性基团(亲水)（通常是一OH、一COOH、一NH2，=NH、一NH3+等基团构成）和非极性基团(疏水)（主要是由碳氢组成的长链或芳香基团所构成）两大部分构成。97\n表面活性剂的结构特点表面活性剂具有两类性质完全不同的基团：亲水基团和亲油基团（疏水基团）。水相油相表面活性剂在两相界面作定向排列。使得两相之间的表面张力大大降低。许多乳化剂都是表面活性物剂。因此，表面活性剂有时也称为乳化剂。98\n根据亲和能力的差别分为亲水性乳化剂和亲油性乳化剂。亲水性乳化剂适合制备O／W型乳浊液，亲水性乳化剂的亲水基团结合能力比亲油基团的结合能力来得大，乳化剂分子的大部分分布在油滴表面。它在油滴表面形成一较厚的保护膜，防止油滴之间相互碰撞而聚结。常用的亲水性乳化剂有：钾肥皂、钠肥皂、蛋白质、动物胶等。亲水乳化剂99\n同理在制备水／油型乳浊液时，最好选用亲油性乳化剂。常用亲油性乳化剂有钙肥皂、高级醇类、高级酸类、石墨等。不同类型乳浊液的区分：加水稀释后，乳浊液不出现分层，说明水是一种分散剂，则为O/W型乳浊液；加水稀释后，乳浊液出现分层，则为W/O型乳浊液。亲油型乳化剂100\n作业P23:1-3;1-4（蔗糖）;1-5(2);1-8;1-14101