1、無機及分析化學無機及分析化學理學院化學教研室理學院化學教研室第一章第一章 分散系統分散系統1 分散系統的概念分散系統的概念將一種或幾種物質分散到另一種物質中所形成的系統將一種或幾種物質分散到另一種物質中所形成的系統 第一節第一節 分散系統及其分類分散系統及其分類云： 水分散在空氣中另一種物質稱為分散介質牛奶：乳脂分散在水中珍珠：水分散在蛋白質中被分散的物質稱為分散相2 2 分散系統分類分散系統分類分散系統通常有三種分類方法。分散系統通常有三種分類方法。分子分散系統分子分散系統1. 1. 按分散相粒子的大小分按分散相粒子的大小分2. 2. 按分散介質的物態分按分散介質的物態分氣溶膠氣溶膠3. 3

2、. 按膠體分散系統的性質分按膠體分散系統的性質分 憎液溶膠憎液溶膠 膠體分散系統膠體分散系統粗分散系統粗分散系統液溶膠液溶膠固溶膠固溶膠親液溶膠親液溶膠締合溶膠締合溶膠v按分散質粒子的大小分類按分散質粒子的大小分類(1) 分子分散系統分子分散系統 分散相與分散介質以分子或離子形式彼此混溶，分散相與分散介質以分子或離子形式彼此混溶，沒有界面，是沒有界面，是均勻的單相均勻的單相，分子半徑大小在，分子半徑大小在10-9 m以以下下 。通常把這種系統稱為真溶液。通常把這種系統稱為真溶液。（2）膠體分散系統）膠體分散系統 分散相粒子的半徑在分散相粒子的半徑在1100 nm的系統。目測是均勻的系統。目測是

3、均勻的，但實際是多相不均勻系統。的，但實際是多相不均勻系統。（3）粗分散系統）粗分散系統 當分散相粒子大于當分散相粒子大于1000 nm，目測是混濁不均勻系，目測是混濁不均勻系統，放置后會沉淀或分層，如黃河水。統，放置后會沉淀或分層，如黃河水。v按分散介質的物態分類按分散介質的物態分類（1）液溶膠 將液體作為分散介質所形成的溶膠。當分散相為不同狀態時，則形成不同的液溶膠C. 液-固溶膠 如油漆，AgI溶膠等B. 液-液溶膠 如牛奶，石油原油等A. 液-氣溶膠 如泡沫（2） 固溶膠 將固體作為分散介質所形成的溶膠。當分散相為不同狀態時，則形成不同的固溶膠C. 固-固溶膠 有色玻璃，不完全互溶的合

4、金B. 固-液溶膠 珍珠，某些寶石A. 固-氣溶膠 泡沫塑料，沸石分子篩（3）氣溶膠 將氣體作為分散介質所形成的溶膠。當分散相為固體或液體時，形成氣-固或氣-液溶膠B. 氣-固溶膠 如青煙，含細塵的空氣A. 氣-液溶膠 如霧，某些云 沒有氣-氣溶膠，因為不同的氣體混合后是單相均一系統，不屬于膠體范圍。相（相（phasephase） ： 體系內部物理和化學性質完全均勻的部分稱為相。 相與相之間在指定條件下有明顯的界面， 體系中相的總數稱為相數，用 F 表示。氣體：氣體：不論有多少種氣體混合，只有一個氣相。不論有多少種氣體混合，只有一個氣相。液體：液體：按其互溶程度可以組成一相、兩相或三相共存。按

5、其互溶程度可以組成一相、兩相或三相共存。固體：固體：一般有一種固體便有一個相。兩種固體粉末無論混合得一般有一種固體便有一個相。兩種固體粉末無論混合得多么均勻，仍是兩個相（固體溶液除外，它是單相）。多么均勻，仍是兩個相（固體溶液除外，它是單相）。補充補充1 1 溶液概念溶液概念溶液溶液: : 即分子分散系統，物質以分子、離子或原子即分子分散系統，物質以分子、離子或原子狀態分散于另一種物質中所構成的均勻而穩定的分狀態分散于另一種物質中所構成的均勻而穩定的分散系統。散系統。 溶液：是高度分散的分子分散系統。溶液：是高度分散的分子分散系統。固體溶液（固溶體、合金）固體溶液（固溶體、合金） 氣態溶液（空

6、氣）氣態溶液（空氣）液態溶液（液態溶液（重點討論重點討論）第二節第二節 溶液溶液 2 2 溶液的濃度溶液的濃度(1) 物質的量濃度物質的量濃度 （單位體積溶液中所含溶質（單位體積溶液中所含溶質B的物質的量）的物質的量） c (B)= = 單位：單位：molL- -1 ( )n BV( )( )m BM B V 例例 計算計算98%濃硫酸（濃硫酸（M=98.07） （d=1.84 gmL- -1 ）的）的c? 解：解：c = = 18.4 molL- -1 1000 1.84 98%98.07 1 (2) 質量摩爾濃度質量摩爾濃度 （溶質（溶質B的物質的量與溶劑的物質的量與溶劑A質量的比值）質量

7、的比值） 單位：單位：molkg-1 例題：在50.0g水中溶有2.00 g甲醇(CH30H)，求甲醇的質量摩爾濃度。b(CH3OH) = =( )( )( )( ) ( )n Bm Bbm AM B m A32( n CHmOH）（H O）gmolgg0.500.3200.21 (3) 物質的量分數物質的量分數 （溶液中某種組分（溶液中某種組分B物質的量與溶液總物質的量物質的量與溶液總物質的量n之比）之比） x(A) = x(B) = 思考題：思考題：在在100 g水溶液中溶有水溶液中溶有10.0 g NaCl，求水和，求水和NaCl的物質的量分數的物質的量分數？( )( )+ ( )n A

8、n An B( )( )+ ( )n Bn An B雙組分溶液雙組分溶液 x(A) +x(B)=1 (4) 質量分數質量分數質量百分濃度（每100份質量的溶液中所含溶質的質量分數） (B) = m(B)/m液 100%b.百萬分數濃度（ppm)：用10-6表示（每100萬份質量的溶液中溶質所占的質量分數） 1ppm=1mg/kg 或 1ppm= 1ug/mlc. 十億分數濃度（ppb),用10-9表示（每10億份質量溶液中溶質所占的質量分數） 1ppb = 1ug/kg 或1ppb= 1ug/l (5)幾種溶液濃度之間的關系幾種溶液濃度之間的關系( )( )( )( )( )( )( )( )

9、/( )( )n Bm Bm Bm BBc BVM B VM B mM B mM B物質的量濃度與質量分數物質的量濃度與質量分數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( )( )( )( )n Bn Bn Bc BmVm如果已知溶液的相對密度如果已知溶液的相對密度 和溶液的質量和溶液的質量m，則有，則有 若該系統是一個二組分系統，且若該系統是一個二組分系統，且B組分的含量較少，則組分的含量較少，則m近似等近似等于溶劑的質量于溶劑的質量m(A)，則，則( )( )( )( )( )( )n Bn Bn Bc Bb BmVm A若該溶液是稀的水溶液，則在數值上有若該溶液是稀的水溶液，

10、則在數值上有c(B)b(B)。 什么是什么是“稀溶液的依數性稀溶液的依數性 ” ”？ 與溶液有關的性質分為兩類：與溶液有關的性質分為兩類： 溶液的顏色、比重、導電性等性質，與溶質的本性有關；溶液的顏色、比重、導電性等性質，與溶質的本性有關； 溶液的蒸氣壓、沸點、凝固點等性質，與溶質的本性無關。溶液的蒸氣壓、沸點、凝固點等性質，與溶質的本性無關。 難揮發、非電解質稀溶液的蒸氣壓下降、沸點上升、凝難揮發、非電解質稀溶液的蒸氣壓下降、沸點上升、凝固點下降和滲透壓，只與溶液的濃度（即溶質粒子數目）有固點下降和滲透壓，只與溶液的濃度（即溶質粒子數目）有關，而與溶質的本性（即粒子的性質、大小）無關，這些性

11、關，而與溶質的本性（即粒子的性質、大小）無關，這些性質叫做質叫做稀溶液的依數性。稀溶液的依數性。第三節第三節 稀溶液的依數性稀溶液的依數性飽和蒸氣壓：飽和蒸氣壓：在一定的溫度下，當蒸發的速度等于凝聚的速度，在一定的溫度下，當蒸發的速度等于凝聚的速度，液態水與它的蒸氣處于動態平衡，這時的蒸氣壓稱為水在此溫度液態水與它的蒸氣處于動態平衡，這時的蒸氣壓稱為水在此溫度下的飽和蒸氣壓，簡稱蒸氣壓。用符號下的飽和蒸氣壓，簡稱蒸氣壓。用符號 P 表示。表示。純水的蒸氣壓示意圖純水的蒸氣壓示意圖初始：初始： 蒸發蒸發 凝聚凝聚平衡：平衡： 蒸發蒸發 = 凝聚凝聚1 1 稀溶液蒸汽壓下降稀溶液蒸汽壓下降什么是蒸

12、發？什么是蒸發？什么是凝聚？什么是凝聚？實驗：實驗：在純溶劑中加入任何一種難揮發的物質時，溶在純溶劑中加入任何一種難揮發的物質時，溶液的蒸氣壓便下降，在同一溫度下，純溶劑蒸氣壓與液的蒸氣壓便下降，在同一溫度下，純溶劑蒸氣壓與溶液蒸氣壓之差，稱為溶液的蒸氣壓下降值（溶液蒸氣壓之差，稱為溶液的蒸氣壓下降值（ P）。）。 純溶劑純溶劑 溶液溶液稀溶液蒸汽壓下降稀溶液蒸汽壓下降Why? 解釋：解釋： 同一溫度下，由于溶質的加入，使同一溫度下，由于溶質的加入，使溶液中單位體積溶劑蒸發的分子數目降低，逸出溶液中單位體積溶劑蒸發的分子數目降低，逸出液面的溶劑分子數目相應減小液面的溶劑分子數目相應減小, 因此

13、在較低的蒸因此在較低的蒸氣壓下建立平衡，即溶液的蒸氣壓比純溶劑的蒸氣壓下建立平衡，即溶液的蒸氣壓比純溶劑的蒸氣壓低。即氣壓低。即P PP0P = P = P0 x(B)P 表示溶液的蒸汽壓下降值。表示溶液的蒸汽壓下降值。即在一定溫度下，難揮發非電解質稀溶液的蒸氣壓下降即在一定溫度下，難揮發非電解質稀溶液的蒸氣壓下降值值與溶質與溶質的物質的量分數即溶質的粒子數成正比，而與溶質的本性無關。的物質的量分數即溶質的粒子數成正比，而與溶質的本性無關。 P = K b(B)當溶液很稀時，在一定溫度下，難揮發非電解質稀溶當溶液很稀時，在一定溫度下，難揮發非電解質稀溶液的蒸氣壓下降值近似地與溶質液的蒸氣壓下降

14、值近似地與溶質B的質量摩爾濃度成的質量摩爾濃度成正比，而與溶質的本性無關。即正比，而與溶質的本性無關。即例例 已知已知20 時水的飽和蒸氣壓為時水的飽和蒸氣壓為2.33 kPa。將將17.1 g 蔗糖蔗糖（C12H22O11）與與3.00 g 尿素尿素 CO(NH2)2分別溶于分別溶于100 g 水。水。 計算形成溶液的蒸氣壓。計算形成溶液的蒸氣壓。兩種溶質的摩爾質量分別是兩種溶質的摩爾質量分別是M1=342 g mol - -1和和M2=60.0 g mol 1。 解：解：2113123H O17.10.500m ol kg342100103.000.500m ol kg60.0100105

15、5.50.99155.50.5bbx兩種溶液的蒸氣壓均為：兩種溶液的蒸氣壓均為：( )2.33 0.9912.31KPaBPP x B 所以：只要溶液的質量摩爾濃度相同，所以：只要溶液的質量摩爾濃度相同，其蒸氣壓也相同。其蒸氣壓也相同。沸點：液體上方蒸汽壓等于外界壓力時的溫度叫液體沸點：液體上方蒸汽壓等于外界壓力時的溫度叫液體的沸點。的沸點。液體的正常沸點：外壓為液體的正常沸點：外壓為101.3KPa時的沸點。時的沸點。2 2 稀溶液沸點升高稀溶液沸點升高 當溶液的蒸氣壓下降，要使其沸騰，即蒸氣壓達到外界壓力，就當溶液的蒸氣壓下降，要使其沸騰，即蒸氣壓達到外界壓力，就必須使其溫度繼續升高必須使

16、其溫度繼續升高tb ，達到新的沸點，才能沸騰。即，達到新的沸點，才能沸騰。即難揮難揮發非電解質稀溶液的沸點總是高于純溶劑的沸點，發非電解質稀溶液的沸點總是高于純溶劑的沸點， 這一現象叫這一現象叫稀溶液的沸點升高。稀溶液的沸點升高。 溶液越濃，其溶液越濃，其 P 越大，越大， tb 越大，即越大，即 tb P，而而 Pb（拉烏爾定律表示形式（拉烏爾定律表示形式） tbb (B) 即即 tb= Kb b（B） 即難揮發非電解質稀溶液的沸點升高值即難揮發非電解質稀溶液的沸點升高值tb與溶質與溶質的質量摩爾濃度的質量摩爾濃度b（B）成正比，而與溶質的本性無關。成正比，而與溶質的本性無關。 式中式中Kb

17、是溶劑的沸點升高常數，它只與溶劑的性質是溶劑的沸點升高常數，它只與溶劑的性質有關，而與溶質無關。不同的溶劑有不同的有關，而與溶質無關。不同的溶劑有不同的Kb值。值。Kb值值可以理論推算可以理論推算,也可以實驗測定，其單位是：也可以實驗測定，其單位是：kgmol-1或或Kkgmol-1。 難揮發性非電解質稀溶液的沸點升高的原因是溶液的蒸難揮發性非電解質稀溶液的沸點升高的原因是溶液的蒸汽壓低于純溶劑的蒸汽壓。汽壓低于純溶劑的蒸汽壓。 例例 已知純苯的沸點是已知純苯的沸點是 80.2 ，取，取 2.67 g萘（萘（C10H8）溶于）溶于100 g苯中，測得該溶液的沸點苯中，測得該溶液的沸點為為 80

18、.731 ，試求苯的沸點升高常數。，試求苯的沸點升高常數。解：解：1bbbb31b128g mol0.531K2.670.531128 100 102.545 K kg molttK bKK萘的摩爾質量，得 凝固點凝固點：一定的壓力下（常指：一定的壓力下（常指101.325 KPa），），溶液的蒸氣壓與固態純溶劑的蒸氣壓相等且兩相共存溶液的蒸氣壓與固態純溶劑的蒸氣壓相等且兩相共存時的溫度。時的溫度。 即即 tf = = Kf b(B) Kf：摩爾凝固點下降常數：摩爾凝固點下降常數， 單位：單位：Kkgmol- -1 3 3 稀溶液凝固點下降稀溶液凝固點下降 和沸點升高一樣，對于難揮發性的非電解

19、質溶和沸點升高一樣，對于難揮發性的非電解質溶液，凝固點降低亦正比于溶液的質量摩爾濃度，而液，凝固點降低亦正比于溶液的質量摩爾濃度，而與溶質的本性無關。與溶質的本性無關。溶液的凝固點下降的原因也是溶液的蒸氣壓下降。溶液的凝固點下降的原因也是溶液的蒸氣壓下降。 例例 冬天，在汽車散熱器的水中注入一定量的乙二醇可防冬天，在汽車散熱器的水中注入一定量的乙二醇可防止水的凍結。止水的凍結。 如在如在 200 g 的水中注入的水中注入6.50 g 的乙二醇，求這種的乙二醇，求這種溶液的凝固點。溶液的凝固點。解：解： tf = = Kf b（B）136.500.525 mol kg200 10bM乙二醇乙二醇

20、ff( )1.86 0.5250.98tK b B（）即此溶液的凝固點為即此溶液的凝固點為 - -0.98擴散和滲透現象擴散和滲透現象 1 1）擴散：指物質分子從高濃度區域向低濃度區域）擴散：指物質分子從高濃度區域向低濃度區域 轉移直到均勻分布的現象轉移直到均勻分布的現象 不同濃度氣體，溶液等均可發生擴散現象。不同濃度氣體，溶液等均可發生擴散現象。2 2）滲透：若在兩種不同濃度的溶液之間，加上一種）滲透：若在兩種不同濃度的溶液之間，加上一種薄膜（半透膜）這種通過半透膜進行的擴散稱滲透薄膜（半透膜）這種通過半透膜進行的擴散稱滲透現象。現象。 可作為半透膜的物質：細胞膜、腸衣、人可作為半透膜的物質

21、：細胞膜、腸衣、人工制備的火棉膠膜、玻璃紙、蘿卜皮等。工制備的火棉膠膜、玻璃紙、蘿卜皮等。4 4 稀溶液滲透壓稀溶液滲透壓可以允許小分子自由通過可以允許小分子自由通過而不允許大分子通過的薄膜。而不允許大分子通過的薄膜。 滲透作用產生的條件：滲透作用產生的條件： 半透膜存在；半透膜存在； 膜兩側溶液的濃度不相等。膜兩側溶液的濃度不相等。 等滲溶液等滲溶液：膜內外溶液濃度相等時，滲透膜內外溶液濃度相等時，滲透作用便不會產生，這種滲透壓相同的溶液稱為等作用便不會產生，這種滲透壓相同的溶液稱為等滲溶液。滲溶液。滲透壓：將純溶劑與溶液以半透膜隔開時，為滲透壓：將純溶劑與溶液以半透膜隔開時，為維持滲透平衡

22、所需加給溶液的額外壓力。維持滲透平衡所需加給溶液的額外壓力。 符號符號: 單位：常用單位：常用Pa或或kPa滲透壓滲透壓 滲透壓定律滲透壓定律 1885年，年，vant Hoff 認為稀溶液的滲透壓認為稀溶液的滲透壓定律與理想氣體定律相似，表述為：定律與理想氣體定律相似，表述為：Vn BRT（ ）)( )( )n BRTc B RTb B RTV（或即在一定溫度下，難揮發非電解質稀溶液的滲透壓與溶即在一定溫度下，難揮發非電解質稀溶液的滲透壓與溶質的質量摩爾濃度成正比質的質量摩爾濃度成正比,而與溶質的本性無關。而與溶質的本性無關。 滲透現象在動植物的生命過程中有著重要的滲透現象在動植物的生命過程

23、中有著重要的作用作用，如：，如： 醫學上輸液必需輸等滲溶液。醫學上輸液必需輸等滲溶液。 動物體內水份的輸送。動物體內水份的輸送。 植物從土壤中吸收水份和營養。植物從土壤中吸收水份和營養。 求算溶質的分子量。求算溶質的分子量。（透析;洗腎) 在濃溶液一側增加較大的壓力可使溶劑進入在濃溶液一側增加較大的壓力可使溶劑進入稀溶液（或溶劑）。稀溶液（或溶劑）。依此可實現溶液的濃縮和海水的淡化。依此可實現溶液的濃縮和海水的淡化。 海水海水 淡水淡水p P 反滲透法海水淡化反滲透法海水淡化半透膜半透膜 例例 測得人體血液的冰點降低值測得人體血液的冰點降低值 Tf= 0.56，求，求在體溫在體溫 37 時的滲

24、透壓。時的滲透壓。解：解：ffff( ),( )ttK b Bb BKff)0.568.31(27337 )1.86775.60 kP ab BR TtR TK又（ 例例 20 時，將時，將1.00 g血紅素溶于水中，配制成血紅素溶于水中，配制成100 mL溶液，測得其滲透壓為溶液，測得其滲透壓為0.366 kPa。(1)求血紅素的摩爾質量；求血紅素的摩爾質量；(2)計算說明能否用其它依數性計算說明能否用其它依數性測定血紅素的摩爾質量。測定血紅素的摩爾質量。 解解：（：（1）MVmRTRTVn4131.00 8.314 2936.66 10 g mol0.366 100 10mRTMV (2)

25、 若若利用沸點升高和凝固點降低來測定血紅素的利用沸點升高和凝固點降低來測定血紅素的摩爾質量摩爾質量 410.3661.50 10 mol L8.314 293cRTg bc = 1.50104 molkg-1 tb = Kb b = 0.512 1.50104 =7.68105 tf = Kfb = 1.86 1.50104 = 2.79104 說明什么說明什么? 比較以上計算結果，比較以上計算結果，tb、tf的值都相當的值都相當小，很難測準，只有滲透壓的數據相對較大，小，很難測準，只有滲透壓的數據相對較大，容易測準。所以容易測準。所以當被測化合物的相對分子質量當被測化合物的相對分子質量較大時

26、，采用滲透壓法準確度最高。較大時，采用滲透壓法準確度最高。 v小結小結性性 質質 定定 義義關關 系系 式式蒸氣壓下降蒸氣壓下降p = po - pp = po x（A） =K b(B）沸點升高沸點升高tb = tb - tbotb = Kb b(B)凝固點降低凝固點降低tf = tfo - tftf = Kf b(B)滲透壓力滲透壓力 = c(B)RT電解質溶液也有蒸氣壓下降、沸點上升、電解質溶液也有蒸氣壓下降、沸點上升、凝固點下降和滲透壓等現象嗎？凝固點下降和滲透壓等現象嗎？ 有有，但稀溶液定律所表達的這些依數性，但稀溶液定律所表達的這些依數性的的定量關系不適合于電解質。定量關系不適合于電

27、解質。 對于濃度不太大的溶液，定性分析依數性時：對于濃度不太大的溶液，定性分析依數性時： 同類物質的濃度越大，影響越大。同類物質的濃度越大，影響越大。 同一濃度的不同物質，強電解質影響最大，同一濃度的不同物質，強電解質影響最大，弱電解質次之，非電解質最弱。弱電解質次之，非電解質最弱。 練習練習 按蒸氣壓大小的排序排列：按蒸氣壓大小的排序排列：1 mol kg-1 H2SO4 1 mol kg-1 NaCl0.1 mol kg-1 NaCl 0.1 mol kg-1HAc1 mol kg-1 C6H12O6 0.1 mol kg-1 C6H12O61 mol kg-1 H2SO4 1 mol k

28、g-1 NaCl1 mol kg-1 C6H12O6 0.1 mol kg-1 NaCl 0.1 mol kg-1HAc 0.1 mol kg-1 C6H12O6 練練習習 在純水、以及濃度均為在純水、以及濃度均為0.1 mol kg-1的的 KCl、K2SO4、蔗糖（、蔗糖（C12H22O11）、）、NaAc溶液中，溶液中， 沸點最高的是沸點最高的是 ？ 沸點最低的是沸點最低的是 ？ 凝固點最高的是凝固點最高的是 ？ 凝固點最低的是凝固點最低的是 ？ K2SO4 溶液溶液 純水純水 純水純水 K2SO4 溶液溶液5 稀溶液依數性的應用稀溶液依數性的應用（1）測定摩爾質量。）測定摩爾質量。（2

29、）利用凝固點下降來制作防凍液和制冷劑。）利用凝固點下降來制作防凍液和制冷劑。（3）解釋植物的抗寒抗旱功能。）解釋植物的抗寒抗旱功能。（4）檢驗化合物的純度。）檢驗化合物的純度。（5）動植物生理及醫學方面的應用。）動植物生理及醫學方面的應用。 第四節第四節 電解質溶液電解質溶液 1 電解質溶液依數性的偏差電解質溶液依數性的偏差 計算值實驗值鹽鹽 b/molkg-1 Tf /K（計算值）（計算值） Tf/K（實驗值）（實驗值） KCl 0.10 0.186 0.349 1.86KNO3 0.20 0.372 0.664 1.78MgCl2 0.10 0.186 0.519 2.79Ca(NO3)2

30、 0.10 0.186 0.461 2.48i實 驗 值計 算 值 1887年，年，Arrhenius 提出電離理論：提出電離理論： 電解質在水溶液中是電離的，電解質在水溶液中是電離的，離解成陰、離解成陰、陽兩種離子。陽兩種離子。 電離電離“似乎似乎”又是不完全的，又是不完全的，即電離度小即電離度小于于100%。 然而，我們知道，強電解質離子晶體，在水中然而，我們知道，強電解質離子晶體，在水中應是完全電離的，那么，這一矛盾又如何解釋呢？應是完全電離的，那么，這一矛盾又如何解釋呢？ 2 強電解質溶液理論強電解質溶液理論 1923年，年，Debye和和Hckle 提出了強電解質溶提出了強電解質溶液

31、理論，初步解釋了前面提到的矛盾。液理論，初步解釋了前面提到的矛盾。 強電解質在水強電解質在水溶液中是完全電離溶液中是完全電離的，的，但離子并不是但離子并不是自由的，存在著自由的，存在著“離子氛離子氛”。 3 活度和活度系數活度和活度系數 活度或有效濃度：指電解質溶液中離子實活度或有效濃度：指電解質溶液中離子實際發揮的濃度。際發揮的濃度。 a = rc a活度，活度，c 濃度，濃度， r活度系數活度系數，反映了電解質溶液中離子相互，反映了電解質溶液中離子相互牽制作用的大小。牽制作用的大小。 4 4 離子強度（離子強度（I I） 用用I 離子強度離子強度表示離子與表示離子與“離子氛離子氛”之之間的

32、強弱，間的強弱，Zi i表示溶液中表示溶液中i種離子的電荷數，種離子的電荷數，ci表示表示i 種離子的摩爾濃度，則：種離子的摩爾濃度，則：2221122331()2Ic Zc Zc Z+lg = 0.509 Z Z rI25 25 的水溶液中，當的水溶液中，當I1I Ca2+ Cs+ Rb+ K+ Na+ Li+ I I- - Br- - Cl- - 4 溶膠的性質溶膠的性質 （1）光學性質（丁達爾效應）光學性質（丁達爾效應） 1869 年，英國物理學家年，英國物理學家 Tyndall發現：發現： 在暗室中讓一束聚光通過溶膠，在與光束在暗室中讓一束聚光通過溶膠，在與光束垂直的方向上可以看到一個

33、圓錐形光柱，這種垂直的方向上可以看到一個圓錐形光柱，這種現象就稱為現象就稱為 Tyndall 現象現象。 當入射光波長當入射光波長粒子直徑粒子直徑d時，發生光散射，每時，發生光散射，每個粒子成為一個小光源。可見光波長個粒子成為一個小光源。可見光波長=400-760nm，膠體粒子直徑膠體粒子直徑d=1-100nm，會發生散射，可觀察，會發生散射，可觀察到上現象。到上現象。Tyndall 現象產生原因：現象產生原因： 在真溶液中，溶質顆粒太小（在真溶液中，溶質顆粒太小（10-9 m）, ,光的散射極弱，看不到丁達爾效應。陽光從狹光的散射極弱，看不到丁達爾效應。陽光從狹縫射進室內形成光柱也是丁達爾效

34、應。縫射進室內形成光柱也是丁達爾效應。 （2） 動力學性質動力學性質 布朗運動布朗運動 在超顯微鏡下觀察膠體溶液，可以看到膠體粒子的在超顯微鏡下觀察膠體溶液，可以看到膠體粒子的發光點在介質中間不停地作不規則的運動，稱布朗運發光點在介質中間不停地作不規則的運動，稱布朗運動。動。 布朗運動產生的原因：布朗運動產生的原因： 分散質粒子本身處于不斷的熱運動中。分散質粒子本身處于不斷的熱運動中。 分散劑分子對分散質粒子的不斷撞擊。分散劑分子對分散質粒子的不斷撞擊。 液體分子對溶膠粒子的撞擊液體分子對溶膠粒子的撞擊 粗分散系粗分散系布朗運動是溶膠動力穩定性的一個原因布朗運動是溶膠動力穩定性的一個原因，由于

35、布由于布朗運動的存在，膠粒從周圍分子不斷獲得動能，朗運動的存在，膠粒從周圍分子不斷獲得動能，從而抗衡重力作用而不發生聚從而抗衡重力作用而不發生聚沉，使溶膠具有一定沉，使溶膠具有一定的穩定性。的穩定性。擴散擴散 擴散現象是微粒的熱運動（或布朗運動）在有濃擴散現象是微粒的熱運動（或布朗運動）在有濃度差時發生的物質遷移現象。度差時發生的物質遷移現象。 質點愈大，熱運動速度愈小，擴散速度也愈小。質點愈大，熱運動速度愈小，擴散速度也愈小。 沉降和沉降平衡沉降和沉降平衡懸浮在流體（氣體或液體）中的固體顆粒下降而與懸浮在流體（氣體或液體）中的固體顆粒下降而與流體分離的過程稱為沉降。流體分離的過程稱為沉降。當

36、沉當沉降速度與擴散速度相等降速度與擴散速度相等時，系統就達到了平衡時，系統就達到了平衡狀態，這種現象稱為沉降平衡。狀態，這種現象稱為沉降平衡。(3)溶膠的溶膠的 電學性質電學性質電泳和電滲電泳和電滲電泳管中電泳管中: Fe(OH)3溶膠向負溶膠向負極移動，說明極移動，說明 Fe(OH)3溶膠中分散質粒子帶溶膠中分散質粒子帶正電荷。正電荷。電泳：電泳：在電場中，分散質粒子作定向在電場中，分散質粒子作定向移動，稱為電泳。移動，稱為電泳。 膠體微粒的移動，說明膠粒是帶電的，膠體微粒的移動，說明膠粒是帶電的，且有正負之分。由于膠體溶液是電中性的，且有正負之分。由于膠體溶液是電中性的，所以，所以，膠粒帶

37、正電荷（或負電荷），則分散膠粒帶正電荷（或負電荷），則分散介質必帶負電荷（或正電荷）。介質必帶負電荷（或正電荷）。 電泳是介質不動，膠粒運動。電泳是介質不動，膠粒運動。 根據不同蛋白質分子、核酸分子電泳速度根據不同蛋白質分子、核酸分子電泳速度的不同對它們進行分離，已成為生物化學中的一的不同對它們進行分離，已成為生物化學中的一項重要實驗技術。項重要實驗技術。 利用電泳的方法使橡膠的乳狀液凝結而濃利用電泳的方法使橡膠的乳狀液凝結而濃縮。縮。電滲：電滲：膠粒設法固定不動，分散膠粒設法固定不動，分散劑在電場中作定向移動的劑在電場中作定向移動的現象稱為電滲。現象稱為電滲。電滲是介質移動，而膠粒不動！電滲

38、是介質移動，而膠粒不動！溶膠的電泳和電滲統稱為電動現象。電泳和電滲現象溶膠的電泳和電滲統稱為電動現象。電泳和電滲現象是膠粒帶電的最好證明。膠粒帶電是溶膠能保持長期是膠粒帶電的最好證明。膠粒帶電是溶膠能保持長期穩定的重要因素之一。穩定的重要因素之一。5 5 膠體粒子帶電的主要原因膠體粒子帶電的主要原因 吸附作用帶電吸附作用帶電 固體吸附劑常常是優先選擇吸附固體晶格上的同名離固體吸附劑常常是優先選擇吸附固體晶格上的同名離子或化學成分相近、結晶結構相似的物質的離子。子或化學成分相近、結晶結構相似的物質的離子。 例如例如 膠粒膠粒：膠核從周圍介質中選擇性的吸附某種離子膠核從周圍介質中選擇性的吸附某種離

39、子（電（電勢離子）勢離子），或者通過表面分子的電離而使之成為帶電體，或者通過表面分子的電離而使之成為帶電體，帶電的帶電的膠核與介質中的反號離子存在靜電引力作用膠核與介質中的反號離子存在靜電引力作用，使一部分反號離子，使一部分反號離子緊靠在膠核表面形成吸附層緊靠在膠核表面形成吸附層；從而形成了帶與電勢離子相同電荷；從而形成了帶與電勢離子相同電荷的膠粒的膠粒。解離作用帶電解離作用帶電溶膠粒子通過表面分子的解離而帶電的現溶膠粒子通過表面分子的解離而帶電的現象稱為解離帶電。如象稱為解離帶電。如 H H2 2SiOSiO3 3 = H = H+ + + HSiO + HSiO3 3- -H+進入分散介質

40、成為反離子，而在溶膠粒子表面留下進入分散介質成為反離子，而在溶膠粒子表面留下3H S iO，使溶膠粒子表面帶負電。使溶膠粒子表面帶負電。 以以AgI為例：為例： AgNO3 + KI = AgI +KNO3 當當AgNO3 過量時，過量時， 分散質帶正電荷，膠團結分散質帶正電荷，膠團結構如下：構如下： （AgI )m n Ag+ ( n -x ) NO3- x+ x NO3- 膠核膠核 電位離子電位離子 反離子反離子 反離子反離子 吸附層吸附層 擴散層擴散層 膠粒膠粒 膠團膠團 6 膠團結構膠團結構 膠核膠核：一定量的難溶物分子聚結形成膠粒的中心一定量的難溶物分子聚結形成膠粒的中心，常具有，常

41、具有晶體結構，是膠團的核心部分。晶體結構，是膠團的核心部分。 膠粒膠粒：膠核從周圍介質中選擇性的吸附某種離子膠核從周圍介質中選擇性的吸附某種離子（電勢離子）（電勢離子），或者通過表面分子的電離而使之成為，或者通過表面分子的電離而使之成為帶電體帶電體，帶電的膠核與介質中的反號離子存在靜電引帶電的膠核與介質中的反號離子存在靜電引力作用力作用，使一部分反號離子緊靠在膠核表面形成吸附，使一部分反號離子緊靠在膠核表面形成吸附層層；從而形成了帶與電勢離子相同電荷的膠粒；從而形成了帶與電勢離子相同電荷的膠粒。 膠團膠團：另一部分反號離子則呈擴散狀態分布在另一部分反號離子則呈擴散狀態分布在介質中介質中，即為擴

42、散層。膠粒和擴散層結合一起形成電，即為擴散層。膠粒和擴散層結合一起形成電中性的膠團。中性的膠團。當當KI過量時，膠粒帶負電荷過量時，膠粒帶負電荷 ，膠團結構如下：，膠團結構如下： (AgI )m n I- - (n - x ) K+ x- - x K+ 思考：如果思考：如果 KCl過量過量，制備，制備AgCl溶膠溶膠，其膠團結構又如其膠團結構又如何？如果是何？如果是AgNO3過量，其膠團結構又如何？過量，其膠團結構又如何？ 制備溶膠的條件不同，可使膠體粒子帶不同的電荷。制備溶膠的條件不同，可使膠體粒子帶不同的電荷。 如制備如制備AgCl溶膠：溶膠： AgNO3 + KCl = AgCl +KN

43、O3 溶液中存在的溶液中存在的Ag+和和Cl- -都是膠體的組成離子，它都是膠體的組成離子，它們都有可能被吸附。們都有可能被吸附。 若是等物質的量進行反應，則不能形成溶膠。若是等物質的量進行反應，則不能形成溶膠。FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+Fe(OH)3m Fe (OH)3m n FeO+ (n - x) Cl- -x+ xCl- - Fe(OH)3溶膠：溶膠： As2S3溶膠：溶膠： （ As2S3 ）m n HS- - (n -x) H+x- x H+ 硅酸溶膠：硅酸溶膠： （SiO

44、2)m n HSiO3- - (n-x) H+x- - x H+膠粒帶電，膠團不帶電膠粒帶電，膠團不帶電 （電中性）（電中性）7 7 溶膠的穩定性和聚沉溶膠的穩定性和聚沉 （1 1）溶膠的穩定性）溶膠的穩定性 動力學穩定性：動力學穩定性：布朗運動產生的擴散作用，布朗運動產生的擴散作用，克服重力場的影響而不下沉克服重力場的影響而不下沉 。 膠粒帶電：膠粒帶電：膠粒表面同種電荷相斥，阻止顆膠粒表面同種電荷相斥，阻止顆粒相互碰撞聚結成大顆粒。粒相互碰撞聚結成大顆粒。 溶劑化作用：溶劑化作用：膠粒中的吸附離子和反離子都膠粒中的吸附離子和反離子都是水化離子，膠粒周圍形成了一層牢固的水化薄膜，是水化離子，

45、膠粒周圍形成了一層牢固的水化薄膜，具一定的彈性，阻止膠粒相互接觸，增強了穩定性。具一定的彈性，阻止膠粒相互接觸，增強了穩定性。膠粒表面積大，表面能大，體系可自動聚集降膠粒表面積大，表面能大，體系可自動聚集降 低低表面能，溶膠是熱力學的不穩定體系。表面能，溶膠是熱力學的不穩定體系。溶膠的不穩定性溶膠的不穩定性: （2）溶膠的聚沉溶膠的聚沉 溶膠的穩定性是相對的、暫時的、有條件的，一溶膠的穩定性是相對的、暫時的、有條件的，一旦穩定條件被破壞，溶膠中的分散相粒子就會相互聚旦穩定條件被破壞，溶膠中的分散相粒子就會相互聚結變大而發生沉淀，這種現象稱為溶膠的聚沉。結變大而發生沉淀，這種現象稱為溶膠的聚沉。

46、 溶膠的聚沉是不可逆的。溶膠的聚沉是不可逆的。 原因原因 增加分散介質中的反電荷離子濃度，擴散層中增加分散介質中的反電荷離子濃度，擴散層中一些反離子被擠入吸附層內，中和了膠粒的部分電荷，膠粒一些反離子被擠入吸附層內，中和了膠粒的部分電荷，膠粒間排斥力變小，當膠粒碰撞時易合并成大顆粒而下沉。間排斥力變小，當膠粒碰撞時易合并成大顆粒而下沉。 電解質離子的水化作用，奪取了膠粒水化膜的電解質離子的水化作用，奪取了膠粒水化膜的水分子，使膠粒水化膜變薄，有利于聚沉。水分子，使膠粒水化膜變薄，有利于聚沉。 促使溶膠聚沉的方法有：促使溶膠聚沉的方法有： 加入電解質；加入電解質；（研究最多應用最廣）（研究最多應

47、用最廣） 聚沉值聚沉值：一定量的溶膠在一定時間內明顯聚沉所需電解質：一定量的溶膠在一定時間內明顯聚沉所需電解質的最低濃度（的最低濃度（mmolL-1 ）（）（用于比較各種電解質的聚沉能用于比較各種電解質的聚沉能力力）。）。 聚沉值越小，聚沉能力越大。聚沉值越小，聚沉能力越大。 反離子的價數越高，聚沉能力越強。反離子的價數越高，聚沉能力越強。 通常通常:一價反離子聚沉值：一價反離子聚沉值： 25 150 二價反離子聚沉值二價反離子聚沉值 ： 0.52 三價反離子聚沉值：三價反離子聚沉值： 0.010.1叔采叔采- -哈迪規則哈迪規則 例例 將將12 mL 0.10 mol L1 KI溶液溶液和和

48、100 mL 0.005mol L1的的AgNO3溶液溶液混合以制備混合以制備AgI溶膠，寫出膠團結構式，溶膠，寫出膠團結構式，問問MgCl2與與K3Fe( (CN)6這兩種電解質對這兩種電解質對該溶膠的聚沉值哪個大？該溶膠的聚沉值哪個大？ 解：解：n (KI)=1210-30.10=1.210-3 mol n (AgNO3)=10010-30.005 =0.510-3 mol KI過量，形成過量，形成AgI負性溶膠負性溶膠 膠團結構：膠團結構：(AgI)m nI- -（n-x）K+x- - x K+ 聚沉值：聚沉值： MgCl2 K3Fe (CN)6 練習練習 由由10 mL 0.05 mo

49、l L- -1的的KCl溶液與溶液與100 mL 0.002 mol L- -1的的AgNO3溶液混合制得的溶液混合制得的AgCl溶溶膠，若分別用下列電解質使其聚沉，則聚沉值的大小膠，若分別用下列電解質使其聚沉，則聚沉值的大小次序為次序為（ a ） aAlCl3ZnSO4KCl bKClZnSO4AlCl3 cZnSO4KClAlCl3 dKClAlCl3ZnSO4怎樣由豆漿制成豆腐怎樣由豆漿制成豆腐？ 豆漿是蛋白質的負電膠體，在豆漿中加鹵豆漿是蛋白質的負電膠體，在豆漿中加鹵水，由于鹵水中含水，由于鹵水中含Na+、Ca2+、Mg2+等離子，等離子，破壞了蛋白質負電膠體的穩定性，從而使其發破壞了

50、蛋白質負電膠體的穩定性，從而使其發生聚沉形成豆腐。生聚沉形成豆腐。 溶膠的相互聚沉溶膠的相互聚沉（兩種電性相反的溶膠混合，（兩種電性相反的溶膠混合，發生聚沉）發生聚沉） 原因原因： 不同電性的膠粒相互吸引，電荷中和。不同電性的膠粒相互吸引，電荷中和。 兩種膠體中的穩定劑相互發生反應，破壞了膠兩種膠體中的穩定劑相互發生反應，破壞了膠體的穩定性。體的穩定性。 注意：注意：只有其中一種溶膠的總電荷量恰能中和另一種溶膠只有其中一種溶膠的總電荷量恰能中和另一種溶膠的總電荷量才能發生完全聚沉，否則部分聚沉，甚至不聚沉。的總電荷量才能發生完全聚沉，否則部分聚沉，甚至不聚沉。 明礬明礬KAl (SO4)212

51、H2O在水中水解產生帶正電在水中水解產生帶正電的的Al(OH)3膠體及沉淀，而水中的污物主要是帶負電的膠體及沉淀，而水中的污物主要是帶負電的粘土及粘土及SiO2等膠體，二者發生相互聚沉，使膠體污物等膠體，二者發生相互聚沉，使膠體污物下沉，另外由于下沉，另外由于Al(OH)3絮狀沉淀有吸附作用，兩種作絮狀沉淀有吸附作用，兩種作用結合就能將污物清除，達到凈化水的目的。用結合就能將污物清除，達到凈化水的目的。8 高分子化合物溶液高分子化合物溶液 高分子化合物在適當的溶劑中能自發形成的溶液稱為高高分子化合物在適當的溶劑中能自發形成的溶液稱為高分子溶液。分子溶液。 高分子溶液由于其溶質的顆粒大小與溶膠粒

52、子相近，所高分子溶液由于其溶質的顆粒大小與溶膠粒子相近，所以它表現出某些性質與溶膠相似以它表現出某些性質與溶膠相似; 由于高分子化合物溶液的分散質來為單個大分子，是分由于高分子化合物溶液的分散質來為單個大分子，是分子分散的單相均勻體系，故具有真溶液的某些性質。子分散的單相均勻體系，故具有真溶液的某些性質。 高分子溶液是具有真溶液和膠體溶液的雙重特性。高分子溶液是具有真溶液和膠體溶液的雙重特性。 高 分 子 化 合物 溶 液溶 膠相同的性質1 分子大小達到1100nm范圍2 擴散慢3 不能透過半透膜1 膠團大小達到1100nm范圍2 擴散慢3 不能透過半透膜不相同的性質1 溶質和溶劑有強的親和力

53、（能自動分散成溶液），有一定的溶解度 2 穩定系統，不需要第三組分作穩定劑，穩定的原因是溶劑化3 對電解質穩定性較大。將溶劑蒸發除去后，成為干燥的高分子化合物。再加入溶劑，又能自動成為高分子化合物溶液，即具有可逆性4 平衡體系，可用熱力學函數來描述5 均相系統，丁達爾效應微弱6 粘度大1 分散相和分散介質間沒有或只有很弱的親和力（不分散，需用分散法或凝聚法制備），沒有一定的溶解度2 不穩定系統，需要第三組分作穩定劑，穩定的原因主要是膠粒帶電3 加入微量電解質就會聚沉，沉淀物經過加熱或加入溶劑等處理，不會復原成膠體溶液，為不可逆性4 不平衡體系，只能進行動力學研究5 多相系統，丁達爾效應強6 粘

54、度小（和溶劑相似）表表 高分子化合物溶液和憎液溶膠性質的比較高分子化合物溶液和憎液溶膠性質的比較高分子溶液對溶膠的作用高分子溶液對溶膠的作用加 入 適 量加 入 適 量更穩定更穩定加入少量加入少量易聚沉易聚沉a 高分子物質帶電，中和膠粒表面的電高分子物質帶電，中和膠粒表面的電荷，降低斥力，發生荷，降低斥力，發生聚沉聚沉 。 b 高分子呈長鏈形，可同時吸附在許多高分子呈長鏈形，可同時吸附在許多膠粒上，使膠粒聯在一膠粒上，使膠粒聯在一起成較大的聚集起成較大的聚集體而聚沉。體而聚沉。 c 可脫去膠粒周圍的水化膜，使其易聚可脫去膠粒周圍的水化膜，使其易聚沉。沉。 （敏化作用）（敏化作用） （保護作用）（保護作用）加加入入高高分分子子 高分子物質附在膠粒表面，包住膠高分子物質附在膠粒表面，包住膠