1、1 第一章第一章 物質的聚集狀態物質的聚集狀態 Collective State of Matter1.1 1.1 分散系分散系1.2 1.2 氣體氣體 1.3 1.3 溶液濃度的表示方法溶液濃度的表示方法1.4 1.4 稀溶液的通性稀溶液的通性 1.5 1.5 膠體溶液膠體溶液 1.6 1.6 高分子溶液和乳濁液高分子溶液和乳濁液2 學習要求學習要求 1.了解分散系的分類及主要特征。 2.掌握理想氣體狀態方程式和氣體分壓定理。 3.掌握稀溶液的通性及其應用。 4.熟悉膠體的基本概念、結構及其性質等。 5.了解高分子溶液、表面活性物質、乳濁液 的基本概念和特征。 無機及分析化學 第一章3分散系

2、（分散系（disperse systemdisperse system）: : 由一種或多種物質由一種或多種物質 分散在另一種物質中形成的混合體系。分散在另一種物質中形成的混合體系。 分散相(dispersion phase) 分散系 分散介質(dispersion medium) 分散相和分散介質以是固體、液體或氣體。1.1 1.1 分散系分散系無機及分析化學 第一章4表表 1-1 1-1 按聚集狀態分類的各種分散系按聚集狀態分類的各種分散系 分分 散散 質質 分分 散散 劑劑 實實 例例 氣氣 氣氣 空氣、家用煤氣空氣、家用煤氣 液液 氣氣 云、霧云、霧 固固 氣氣 煙、灰塵煙、灰塵 氣氣

3、 液液 泡沫、汽水泡沫、汽水 液液 液液 牛奶、豆漿、農藥乳濁液牛奶、豆漿、農藥乳濁液 固固 液液 泥漿、油漆、墨水泥漿、油漆、墨水 氣氣 固固 泡沫塑料、木炭、浮石泡沫塑料、木炭、浮石 液液 固固 肉凍、硅膠、珍珠肉凍、硅膠、珍珠 固固 固固 紅寶石、合金、有色玻璃紅寶石、合金、有色玻璃 無機及分析化學 第一章5無機及分析化學 第一章表表 1-2 1-2 按分散相粒子大小分類的各種分散系按分散相粒子大小分類的各種分散系分散相分散相 分散系類型分散系類型 分散相分散相 主要性質主要性質 粒子直徑粒子直徑/nm/nm1 100 100 乳濁液乳濁液 分子的大集合體分子的大集合體 多相多相, ,不

4、穩定不穩定, ,擴散很慢擴散很慢 懸浮液懸浮液 顆粒不能透過濾紙顆粒不能透過濾紙 膠膠體體分分散散系系溶溶液液粗粗分分散散系系6相相：系統中任何一個均勻的部分稱為一個相，在同：系統中任何一個均勻的部分稱為一個相，在同 一相內具有相同的物理性質和化學性質。一相內具有相同的物理性質和化學性質。單相系統：只含有一相，是均勻的。單相系統：只含有一相，是均勻的。 多相系統：多于一相的系統叫多相系統：多于一相的系統叫多相多相系統。系統。說明：相與組分不同，相與物態不同，通常兩相說明：相與組分不同，相與物態不同，通常兩相 之間有明確的界面分開之間有明確的界面分開 l氣態混合物均為一（氣態混合物均為一（單）相

5、單）相。液態混合物視互溶。液態混合物視互溶 與否分一、二、三相。與否分一、二、三相。l 固態混合物有多少種純固體物質，即有多少相。固態混合物有多少種純固體物質，即有多少相。無機及分析化學 第一章71.21.2 氣體氣體pVnRT1.2.1 1.2.1 理想氣體狀態方程理想氣體狀態方程 p 氣體的壓力氣體的壓力 ，單位為，單位為Pa V 氣體的體積，單位為氣體的體積，單位為m3 n 氣體的物質的量，單位為氣體的物質的量，單位為mol R 摩爾氣體常數，摩爾氣體常數，8.314Jmol-1L-1 T 氣體的熱力學溫度，單位為氣體的熱力學溫度，單位為K 壓力不太高、溫度不太低，體積壓力不太高、溫度不

6、太低，體積和分子間的作用力可以忽略和分子間的作用力可以忽略 適用條適用條件件無機及分析化學 第一章81.2.2 1.2.2 道爾頓分壓定律道爾頓分壓定律由于在通常條件下，氣體分子間的距離大，分子間的由于在通常條件下，氣體分子間的距離大，分子間的作用力很小，所以氣體具有兩大特征，即作用力很小，所以氣體具有兩大特征，即擴散性和可擴散性和可壓縮性，壓縮性，任何氣體都可以均勻充滿它所占據的容器。任何氣體都可以均勻充滿它所占據的容器。如果將幾種彼此不發生化學反應的氣體放在同一容器如果將幾種彼此不發生化學反應的氣體放在同一容器中，各種氣體如同單獨存在時一樣充滿整個容器。中，各種氣體如同單獨存在時一樣充滿整

7、個容器。分壓力：分壓力：在相同溫度下，混合氣體中某組分氣體單獨在相同溫度下，混合氣體中某組分氣體單獨占有混合氣體的容積時所產生的壓力。占有混合氣體的容積時所產生的壓力。無機及分析化學 第一章9分壓定律分壓定律( (law of partial pressure):):混合氣體混合氣體 的總壓等于組成混合氣體的各組分的總壓等于組成混合氣體的各組分 氣體的分壓之和。氣體的分壓之和。Bpp p 氣體的總壓氣體的總壓 pB 組分氣體組分氣體B的分壓的分壓 (1-2)無機及分析化學 第一章10BBRTpnVRTpnVBBpx p(1-2a)(1-2b)兩式相除，得兩式相除，得(1-3)將組分氣體將組分氣

8、體B B的摩爾分數的摩爾分數xB=nB/n代入代入，得，得BBnppn(1-4)無機及分析化學 第一章11BBVnVn(1-5)將式將式(1-5)(1-5)代入式代入式(1-3)(1-3)，得，得(1-6)在同溫同壓狀態下在同溫同壓狀態下BBVppV無機及分析化學 第一章分壓定律只適用于理想氣體混合物，但對壓力分壓定律只適用于理想氣體混合物，但對壓力不太高的真實混合氣體，在溫度不太低的情況不太高的真實混合氣體，在溫度不太低的情況下也可以使用。下也可以使用。 12外加例題：在外加例題：在250C與與101 kPa 壓力下，已知丁烷氣中壓力下，已知丁烷氣中 有有1.00%(重量重量)的的H2S ,

9、 求求: H2S 和和C4H10 的分壓力。的分壓力。解：解：設現有設現有1 1 公斤丁烷氣，則其中：公斤丁烷氣，則其中：kPannPSH71. 10 .17293. 0293. 01012總總n(H2S) = mol293. 01 .34%00. 11000n(C4H10) = mol0 .171 .58%00. 110001000P(H2S) =P(C4H10 ) =kPannPHC3 .99293. 00 .170 .17101104總總13 廣義地說，兩種或兩種以上的物質均勻混合而且廣義地說，兩種或兩種以上的物質均勻混合而且彼此呈現分子（或離子）狀態分布者均稱為彼此呈現分子（或離子）狀

10、態分布者均稱為溶液溶液。溶溶 液液氣態溶液氣態溶液(空氣空氣)液態溶液：液態溶液：(酸、堿酸、堿)固態溶液固態溶液 (合金合金)溶質溶質溶劑溶劑溶液的濃度：是指一定量溶液或溶劑中所含溶液的濃度：是指一定量溶液或溶劑中所含溶質的量溶質的量。由于由于“溶質的量溶質的量”可取可取物質的量物質的量、質量質量、體積體積，溶液，溶液的量可取的量可取質量質量、體積體積，溶劑的量常可取，溶劑的量常可取質量質量、體積體積等，等，所以在實際生活中我們所遇到的濃度的表示方法是多種所以在實際生活中我們所遇到的濃度的表示方法是多種多樣的。多樣的。1.31.3 溶液濃度的表示方法溶液濃度的表示方法141.3.1 1.3.

11、1 物質的量濃度物質的量濃度 cB 溶質溶質B B的物質的量濃度的物質的量濃度 ，單位為，單位為molL-1 nB 溶質溶質B B的物質的量，單位為的物質的量，單位為mol V 混合物的體積，單位為混合物的體積，單位為L 無機及分析化學 第一章VncBB(1-7)15注意注意: : 使用物質的量單位使用物質的量單位molmol時，要指明物質的時，要指明物質的基本單元。基本單元。例：例： c(KMnO4)=0.10molL-1 c(1/5KMnO4)=0.10molL-1的兩個溶液。的兩個溶液。兩種溶液濃度數值相同，但是，它們所表示兩種溶液濃度數值相同，但是，它們所表示1 L溶溶液中所含液中所含

12、KMnO4的質量是不同的，前者的質量是不同的，前者15.8克，克， 后者為后者為3.16克。克。無機及分析化學 第一章16 1mol H3PO4與與3mol (1/3 H3PO4 )的的基本單元和基本單元數是否相同？質量基本單元和基本單元數是否相同？質量是否也相同？摩爾質量比是多少？是否也相同？摩爾質量比是多少？QuestionQuestion 基本單元基本單元基本單元基本單元數數質質量量摩爾質量摩爾質量前者前者H3PO41 mol相相同同前者是后者的前者是后者的3 3倍倍后者后者1/3 H3PO43 mol17無機及分析化學 第一章1.3.2 1.3.2 質量摩爾濃度質量摩爾濃度ABBmnb

13、 bB 溶質溶質B B的質量摩爾濃度，單位為的質量摩爾濃度，單位為molkg-1 nB 溶質溶質B B的物質的量，單位為的物質的量，單位為mol mA 溶劑溶劑A A的質量，單位為的質量，單位為kg 質量摩爾濃度與溫度無關質量摩爾濃度與溫度無關(1-8)18無機及分析化學 第一章1.3.3 1.3.3 質量分數質量分數 mmBBBmB 物質物質B的質量的質量m 混合物的質量混合物的質量 B的質量分數，的質量分數，量綱量綱為為1 摩爾分數摩爾分數 BBnxn(1-9)19【例】：【例】：在常溫下取在常溫下取NaCl飽和溶液飽和溶液10.00cm3，測得測得其質量為其質量為12.003g，將溶液蒸

14、干，得將溶液蒸干，得NaCl固體固體3.173g。求：（求：（1）NaCl飽和溶液的質量分數，（飽和溶液的質量分數，（2）物質的）物質的量濃度，（量濃度，（3）質量摩爾濃度，（）質量摩爾濃度，（4）飽和溶液中）飽和溶液中NaCl和和H2O的摩爾分數。的摩爾分數。 (2) NaCl飽和溶液的物質的量濃度為：飽和溶液的物質的量濃度為：113(NaCl)3.173 /58.44g mol(NaCl)5.42mol L10.00 10LngcV解：解：(1) NaCl飽和溶液的質量分數為：飽和溶液的質量分數為：2NaCl3.173g(NaCl)0.264426.44%NaClH O12.003gw質量

15、質量質量20(3) NaCl飽和溶液的質量摩爾濃度為：飽和溶液的質量摩爾濃度為：1132NaCl3.173g /58.44g mol(NaCl)6.14mol kgH O(12.0033.173) 10kg物質的量的質量b（4）NaCl飽和溶液中飽和溶液中112(NaCl)3.173g /58.44g mol0.0542mol(H O)(12.0033.173)g /18g mol0.491molnn22(NaCl)0.0542mol(NaCl)0.10(NaCl)(H O)0.0542mol0.491mol(H O)1(NaCl)10.100.90nxnnxx 21無機及分析化學 第一章1.

16、3.4 1.3.4 幾種溶液濃度之間的關系幾種溶液濃度之間的關系 BBBBBBBBBB/MmMmmMmVMmVncB1.1. 物質的量濃度與質量分數物質的量濃度與質量分數 cB 溶質溶質B B的量濃度的量濃度 溶液的密度溶液的密度 溶質溶質B的質量分數的質量分數 MB 溶質溶質B的摩爾質量的摩爾質量 22無機及分析化學 第一章2 2物質的量濃度與質量摩爾濃度物質的量濃度與質量摩爾濃度 mnmnVncBBBBcB 溶質溶質B的物質的量濃度的物質的量濃度 溶液的密度溶液的密度m 溶液的質量溶液的質量nB 溶質溶質B的物質的量的物質的量BBBABAmmnncbmm，那么若系統為二組分系統，若系統為二

17、組分系統，且且B B組分含量較少，可認為組分含量較少，可認為23無機及分析化學 第一章1 -1 -1-1424242Lmol0 .1898.0g.molLmL1000mLg84. 196. 0)SOH()SOH()SOH(Mc2.8mLL0028. 018mol.LL500. 0Lmol10. 0)SOH(1 -142V例例 已知濃硫酸的密度已知濃硫酸的密度 1.84gmL-1,含硫酸為含硫酸為96.6%， 如何配制如何配制c(H2SO4)=0.10molL-1的硫酸溶液的硫酸溶液500mL? 解：根據題意解：根據題意, 則有：則有： 根據根據 C(B) V= C(B) V 則有則有 所以需量

18、取所以需量取2.8mL濃硫酸，將濃硫酸慢慢加入濃硫酸，將濃硫酸慢慢加入400 mL左右的蒸餾水中，然后稀釋至左右的蒸餾水中，然后稀釋至500mL。 24無機及分析化學 第一章1.4 1.4 稀溶液的通性稀溶液的通性 對于難揮發的非電解質稀溶液而言，他們具對于難揮發的非電解質稀溶液而言，他們具有一些共同的通性，或者稱為依數性有一些共同的通性，或者稱為依數性(colligative property) : 稀溶液蒸氣壓的下降、沸點上升、凝固點下稀溶液蒸氣壓的下降、沸點上升、凝固點下降和稀溶液的滲透壓與溶液中溶質的獨立質點數降和稀溶液的滲透壓與溶液中溶質的獨立質點數有關，而與溶質的本身性質無關。有關

19、，而與溶質的本身性質無關。 25無機及分析化學 第一章1.4.1 1.4.1 溶液蒸氣壓的下降溶液蒸氣壓的下降 飽和蒸氣壓飽和蒸氣壓（saturated vapor pressure）, ,簡稱蒸氣壓簡稱蒸氣壓(po) ：將一：將一種純液體（純溶劑）置于一個密封種純液體（純溶劑）置于一個密封容器中，當蒸發速率與凝聚速率相容器中，當蒸發速率與凝聚速率相等時，液體上方的蒸氣所具有的壓等時，液體上方的蒸氣所具有的壓力稱為溶劑在該溫度下的飽和蒸氣力稱為溶劑在該溫度下的飽和蒸氣壓。用符號壓。用符號 p po o表示。表示。在純溶劑中加入難揮發的物質以后，達平衡時，在純溶劑中加入難揮發的物質以后，達平衡時

20、，p總是總是小于同小于同 T 下的下的po ，即溶液的蒸氣壓下降。蒸氣壓下降，即溶液的蒸氣壓下降。蒸氣壓下降值值p = pop。蒸發蒸發凝聚凝聚26p MgSO4 NaCl 56無機及分析化學 第一章帶負電溶膠帶負電溶膠 ： 聚沉能力：聚沉能力：Rb+K+Na+Li+ 結論結論 （1 1）與膠粒所帶電荷相反的離子電荷越高，）與膠粒所帶電荷相反的離子電荷越高， 對溶膠的聚沉作用就越大。對溶膠的聚沉作用就越大。 （2 2）隨著離子半徑的減小，離子的聚沉能）隨著離子半徑的減小，離子的聚沉能 力減弱。力減弱。 As2S3負溶膠：負溶膠： 聚沉能力：聚沉能力：AlCl3MgSO4KNO357無機及分析化

21、學 第一章溶膠的互聚溶膠的互聚兩種帶有相反電荷的溶膠按適當比例相互混合，兩種帶有相反電荷的溶膠按適當比例相互混合，溶膠同樣會發生聚沉。溶膠同樣會發生聚沉。例：例： 明礬凈水作用。明礬凈水作用。 天然水中膠態的懸浮物大多帶負電，明天然水中膠態的懸浮物大多帶負電，明礬在水中水解產生的礬在水中水解產生的Al(OH)3溶膠帶正電，它們溶膠帶正電，它們相互聚沉而使水凈化。相互聚沉而使水凈化。58無機及分析化學 第一章1.6 1.6 高分子溶液和乳狀液高分子溶液和乳狀液 1.6.1 高分子溶液高分子溶液 （1）高分子溶液由于其溶質的顆粒大小與溶膠粒高分子溶液由于其溶質的顆粒大小與溶膠粒 子相近，屬于膠體分

22、散系，所以它表現出某些子相近，屬于膠體分散系，所以它表現出某些 溶膠的性質，例如，不能透過半透膜、擴散溶膠的性質，例如，不能透過半透膜、擴散 速度慢等。速度慢等。（2）高分子溶液是一種熱力學穩定體系。高分子溶液是一種熱力學穩定體系。 （3）溶解的可逆性。溶解的可逆性。（4）高分子溶液具有一定的抗電解質聚沉能力。高分子溶液具有一定的抗電解質聚沉能力。59無機及分析化學 第一章（1）定義：定義：通過加入大量電解質使高分子化合物聚沉的作用通過加入大量電解質使高分子化合物聚沉的作用稱為稱為鹽析鹽析。膠體分散系中的分散相從分散介質中分離出來的過膠體分散系中的分散相從分散介質中分離出來的過程稱為程稱為溶膠聚沉溶膠聚沉。 （2）鹽析鹽析除中和高分子化合物所帶的電荷外，更除中和高分子化合物所帶的電荷外，更重要的是破壞其水化膜，需加大量電解質；重要的是破壞其水化膜，需加大量電解質；溶膠溶膠聚沉聚沉只需加少量的電解質。只需加少量的電解質。鹽析鹽析(salting out) 與溶膠聚沉：與溶膠聚沉：60無機及分析化學 第一章1.6.2 1.6.2 乳狀液乳狀液乳狀液