物质的聚集状态
第一章 物质的聚集状态
vap H m
为液体的摩尔蒸发热（摩尔汽化焓）
只要知道p1、p2、T1、T2和 vap H m 五个量 中任意4个，就能求出另外一个物理量。
1.2.3 液体的沸点 液体在蒸发过程中，随着外加温度的升高， 蒸气压也在逐渐增大，当外加温度增加到液体 的饱和蒸气压等于外界（环境）压力时，在整 个液体中的分子都能发生气化作用，液体开始 沸腾，此时的温度就是该液体在该压力下的沸 点（boiling point）。 液体的沸点随外压而变化，压力越大， 沸点也越高。当外压为标准情况的压力（即 101.325kPa）时的沸点，为正常沸点。一般我 们所说的沸点都是正常沸点。
理想气体分子之间没有相互吸引和排斥， 分子本身的体积相对于气体所占有体积完全可 以忽略。
pV = nRT
R---- 摩尔气体常量
在STP下，p =101.325kPa, T=273.15K
n=1.0 mol时, Vm=22.414L=22.414×10-3m3
pV R nT 3 3 101325Pa 22.414 10 m 1.0mol 273.15K 8.314 J mol 1 K 1
定量的气体，当压力一定时，气体的体积 V与热力学温度T成正比。 数学式可表示为 或 或 V = V0T/T0 V∞T V1/V2 = T1/T2
查理-盖· 吕萨克定律也可以用图形来表示， 称为等压线—— 直线。如图1.2 所示。
3. 阿伏加德罗定律 在相同的温度和压力下，相同体积的不同 气体均含有相同数目的分子。 1.1.2 理想气体的状态方程 人们将符合理想气体状态方程式的气体， 称为理想气体。
R=8.314 kPaLK-1mol-1=8.314Pa· 3 · -1mol-1 m K
大学化学物质的聚集状态
04 固态物质
晶体结构
1 2 3
晶体结构定义
晶体是由原子、分子或离子按照一定的规律在三 维空间内周期性重复排列形成的固体物质。
晶体分类
根据晶体内部原子、分子或离子的排列方式，晶 体可以分为离子晶体、原子晶体、分子晶体和金 属晶体等。
晶体性质
晶体具有规则的几何外形、固定的熔点和各向异 性的特点。
非晶体结构
高分子溶液的特性与应用
特性
高分子溶液的特性主要包括溶液粘度较高、稳定性较好、不易结晶等。这些特性使得高分子化合物在 许多领域都有广泛的应用，如塑料、橡胶、涂料、粘合剂等。
应用
高分子溶液在工业生产和科学研究中具有广泛的应用，如制备高分子材料、改善材料性能、制备高分 子复合材料等。此外，高分子化合物在生物医学领域也有广泛应用，如制备药物载体、组织工程支架 等。
胶体的性质
胶体具有丁达尔效应、布朗运动、电泳和电渗等性质。这些性质与胶体粒子的大 小和带电性质密切相关，是胶体区别于其他分散体系的重要特征。
大分子溶液的定义与性质
大分子溶液的定义
大分子溶液是由高分子化合物溶解于溶剂中形成的均一、透 明、稳定的溶液。
大分子溶液的性质
大分子溶液具有粘度较大、扩散系数较小、不易渗透等性质 ，这是因为高分子化合物在溶液中能够形成较大的分子链， 对溶剂分子产生较大的阻力。
大学化学物质的聚集状态
contents
目录
• 物质的聚集状态简介 • 气态物质 • 液态物质 • 固态物质 • 溶液的聚集状态 • 胶体与大分子溶液
01 物质的聚集状态简介
聚集状态的定义
聚集状态是指物质在一定条件下所呈 现的空间形态，包括单个分子、分子 间相互作用形成的聚集集体以及更大 尺度的物质结构。
物质的聚集状态
物质的聚集状态
物质的聚集状态主要有气态、液态、固态和等离子态等。
气态是物质的一种聚集状态，特点是分子间的距离较大，分子间的相互作用力很微弱，分子可以自由运动。
液态是物质的一种聚集状态，特点是分子间的距离较小，分子间的作用力较大，分子可以有限制地运动。
固态是物质的一种聚集状态，特点是分子间的距离很小，分子间的作用力很大，分子只能在平衡位置附近振动。
此外，还有等离子态、超固态和玻色-爱因斯坦凝聚态等其他聚集状态。
当气体中分子运动更加剧烈，成为离子、电子的混合体时，称为等离子态；当压强超过百万大气压时，固体的原子结构被破坏，原子的电子壳层被挤压到原子核的范围，这种状态称为超固态；有些原子气体被冷却到纳开（10－9K）温度时，被称为气体原子（玻色子）都进入能量最低的基态，称为玻色–爱因斯坦凝聚态。
物质的四种聚集状态
物质的四种聚集状态
物质存在四种不同的聚集状态，包括固体、液体、气体和等离子体。
这些状态的区别在于原子或分子之间的相互作用和排列方式。
固体是一种最密实的聚集状态，其中原子或分子紧密排列在一起。
它们的形状和体积都是固定的，不像液体或气体那样随着温度或压力的变化而改变。
例子包括冰、岩石和金属。
液体是一种聚集状态，其中原子或分子之间的相互距离比固体稍大，但比气体小。
液体的形状是不稳定的，而体积是固定的。
液体的分子之间存在相互作用，因此液体可以流动。
例子包括水、牛奶和汽油。
气体是一种聚集状态，其中原子或分子之间的距离比液体和固体更大。
气体的形状和体积都是不稳定的，可以根据温度和压力的变化而变化。
气体的分子之间的相互作用很弱，因此气体可以自由流动。
例子包括氧气、氮气和二氧化碳。
等离子体是一种高能状态下的物质，其中原子或分子被剥离电子，形成带正电荷的离子。
等离子体存在于极端条件下，如太阳表面、闪电和等离子体切割器中。
它们通常表现出高温、高压和高电流的特性，因此在工业和科学中具有广泛的应用。
- 1 -。
第2章 物质的聚集状态
第2章物质的聚集状态(3学时)2.1 概述2.2 理想气体2.3 溶液2.4 固体—晶体物质的聚集状态：气体、液体、固体以及超临界液体等物质的聚集状态物质由分子组成，在通常情况下，物质呈固态、液态和气态。
固体：有一定的体积和一定的形状液体：有一定的体积气体：没有固定的体积和形状。
组成物质的分子是不停地运动的，并且分子间存在着相互作用力(引力和斥力)。
固体内部粒子的相互作用力最强，液体次之，气体最弱。
2.1 概述1. 相态（phase）：是物质的状态（或简称相，也叫物态）指一个宏观物理系统所具有的一组状态。
一个态中的物质拥有单纯的化学组成和物理特性（如密度、晶体结构、折射率等）。
2.相图表达一系列温度压力下的相平衡关系右图区：液相区，固相区，气相区和超临界区线：两相平衡区，S-L线（BD），S-G线（AB），L-G线（BC）点：三相共存点：B点，临界点：C点，Tc：临界温度，Pc：临界压力✧三相点：273.16K,610.75Pa ✧临界点：647.29K, 22.09MPa水的相图临界点与超临界态✧在临界点以下，气态和液态之间具有显著区别✧在临界点以上，这种区别将不复存在✧这种状态称为：超临界流体（supercritical fluid,简称SCF）如：水的临界点为T= 374.3℃，P c = 22.09MPa，c在此临界点以上，就处于超临界状态，该状态的水就称为超临界水。
超临界流体特点：具有液体和气体的优点，密度大，粘稠度低，表面张力小，有很强的溶解能力。
CO2：临界温度较低（Tc=364.2K），临界压力也不高（Pc=73.8MPa），无毒，无臭，不污染环境，实际工作中使用较多的事超临界流体。
如：用超临界CO：2从咖啡豆中除去咖啡因从烟草中脱除尼古丁大豆或玉米胚芽中分离甘油酯轻易穿过细菌的细胞壁，在其内部引起剧烈氧化反应，杀死细菌。
超临界流体在绿色化工工艺的开发研究中具有重要的价值。
其他聚集态当温度足够高时，外界提供的能量足以破坏分子中的原子核和电子的结合，气体就电离成自由电子和正离子，即形成物质的第四态——等离子态(plasma),电离气体。
第一章 物质的聚集状态
R 单位：8.314Pam3 mol-1K-1； 8.314 Jmol-1K-1
3. 理想气体状态方程式的应用
计算p，V，T，n四个物理量之一
pV = nRT
气体摩尔质量的计算
m pV RT M
M mRT pV
气体密度的计算
M ρ RT p
RT ρ pM
难点：单位处理
例1-1 ：一学生在实验室中，在73.3kPa和25℃下收集
（2） b(蔗糖) = 0.05/0.1 = 0.5 (mol/kg)
（3） n水 ＝ 100/18.02 = 5.55 (mol)
X(蔗糖) = 0.05/(0.05+5.55) = 0.0089
3.几种浓度之间的转换关系 （1）.物质的量浓度与质量分数
溶液密度ρ；B的质量分数wB
nB mB mB w B cB V M BV M Bm / M B
65.2 (2) 2.03 32.07
硫蒸气的化学式为S2
1.2.2 道尔顿分压定律
体积不变：5L 298K先通入2molH2 再通入2molN2 混合后H2的体积？混合后N2的体积？容器内压力有何变化？ 分压力：在相同温度下，混合气体中某组分气体单独 占有混合气体的容积时所产生的压力。
1.道尔顿分压定律
2、分散系的分类 按聚集状态分
气－气（空气）
气－液（汽水）
气－固（浮石）
液－气（云、雾）
液－液（牛奶）
液－固（肉冻）
固－气（烟、）
固－液（溶液） 固－固（合金）
按粒子大小分
分 散 相 粒 分散系类型 分散相粒子的 子直径 组成 小于1nm 实 例
分子分散系 小分子或小离 生 理 盐 水 、 葡 子 萄糖溶液
大学基础化学课件之物质的聚集状态
白色无水CuSO4溶于水
NaOH溶于水
NH4NO3溶于水 50升的水与 50升的纯乙醇混合 50升苯与 50升醋酸混合
蓝色 放热 吸热 体积<100升
体积>100升
溶液既不是溶质和溶剂的机械混合，也不是 两者的化合物。溶解过程是一个特殊的物理-化学 过程，常伴随着能量、体积、颜色的变化。
溶解实际包括两个过程：
2、查理-盖•吕萨克Charles-Gay-Lussac定律 V/T =常量（P, n 恒定）
3、阿佛伽德罗Avogadro定律
在相同温度和压力下，相同体积的不同气 体均有相同数目的分子。
V/n =常量（T, P 恒定）
2.理想气体的状态方程
pV nRT
其中，R为摩尔气体常数。
R pV 101325Pa 22.414 103 m3
摩尔分数(mole fraction)
定义：某种组分的物质的量与混合物的物质的量之比
xB nB (单位1) n总
nB : 溶质B的物质的量，mol n总 : 溶液中所有物质的物质的量的总和，mol
质量分数(mass fraction)
定义：溶质B的质量与溶液总质量之比
wB
mB（单位1） m总
原因：溶剂的部分表面被溶质所占 据，因此在单位时间内逸出液面的 溶剂分子数就相应减少，使得溶液 的蒸发速率降低。
实验测定25℃: 水的饱和蒸气压为： p(H2O)=3167.7Pa； 0.5 mol ·kg-1 糖水的蒸气压则为： P(H2O)=3135.7Pa； 1.0 mol ·kg-1糖水的蒸气压为： P(H2O)=3107.7Pa
设溶质的摩尔分数为xB
xA+xB=1 p=p0·(1－xB) p0 －p=p0·xB △p=p0·xB
教学课件：第一章-物质的聚集状态
气态物质如空气中的水蒸气、二氧化碳等，用于气象观测和气候变 化研究，对环境保护和气候预测具有重要意义。
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气体定律与状态方程
1 2 3
理想气体定律
理想气体遵循玻意耳定律、查理定律和盖吕萨克 定律，这些定律描述了气体在不同条件下的状态 变化。
状态方程
理想气体的状态方程为PV=nRT，其中P表示压 强，V表示体积，n表示摩尔数，R表示气体常数， T表示温度。
实际气体近似
对于压强较大或温度较低的气体，实际气体可以 近似为理想气体。
04 气态物质
气体分子运动论
01
分子运动论的基本假设
气体由大量做无规则运动的分子组成，分子之间相互作用力可以忽略。
02
分子平均动能
气体分子的平均动能与温度成正比，温度越高，分子运动越剧烈。
03
分子分布
气体分子在空间的分布是均匀的，但在单位时间内与器壁碰撞的分子数
与气体分子速率大小有关，呈现出“中间多、两头少”的分布规律。
流动性
液体具有一定的流动性，可以流动 和变形。
液体的相变与热力学性质
熔点和沸点
熔点和沸点是液体物质的重要热 力学性质。
热容量和导热性
液体的热容量和导热性与温度有 关，不同液体有不同的热容量和
导热性。
相变过程
液体在一定条件下可以发生相变， 如蒸发或凝固。
液体中的溶解与扩散
溶解度
不同物质在液体中的溶解度不同。
气体的相变与热力学性质
相变
01
气体在一定条件下可以发生相变，例如液化、凝华等。相变过
程中气体的热力学性质会发生显著变化。
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• 标准状况下有①6.72 L CH4②3.01×1023个 HCl分子③13.6 g H2S，下列对这三种气体 的关系从小到大表示不正确的是
A
•
A、物质的量 ①＜② ＜ ③ B、体积 ① ＜ ③ ＜ ② C、质量 ① ＜ ③ ＜ ② D、氢原子数 ② ＜ ③ ＜ ①
• 同温同压下两个容积相等的贮气瓶，一个装有 C2H4，另一个装有C2H2和C2H6的混合气体，两瓶 内的气体一定具有相同的( ) C • A、质量 B、原子总数
2、关于化学方程式的计算
例：13克锌与足量的稀盐酸完全反应，最多可收集 到多少体积（标准状况）的氢气？
m( Zn) 解：n(Zn)= M ( Zn) =
= 0.2mol Zn + 2HCl === ZnCl2 + H2↑ 1 1 n(H2) 0.2mol
1
13g 65g / m ol
V (H2 ) n(H2 ) Vm 0.2mol 22.4L mol 4.48L
⑶标准状况下，4.48L CO2 的物质的量是 0.200 mol。
⑷标准状况下，33.6L H2 的物质的量是 1.50 mol。
【知识归纳】
V n = —— 或 V=n×Vm Vm
Vm
÷ρ
体积 (V)
×ρ
粒子数 (N)
×NA ÷NA
物质的量 (n)
×M
÷M
质量 (m)
有关气体摩尔体积的计算
1、关于质量和体积的换算
n(H2)=0.2mol
答：最多可收集到4.48L（标准状况）氢气。
1、下列说法正确的是（
D
）
（A）在标准状况下，1mol水和1molH2的体 积都约是22.4L （B）2gH2和44gCO2的体积相等
（C）1mol某气体的体积为22.4L，则该气体 一定处于标准状况
（D）在标准状况下，1gH2和11.2LO2的物质 的量相等
[例]在标准状况下，5. 5克NH3体积是多少?
解: 氨的式量是17, 氨的摩尔质量是 17g/mol 。
n (NH3) =
m(NH3) M (NH3)
5. 5g = 0. 32 mol = 17g/mol V(NH3) = n (NH3) · Vm = 0. 32mol×22. 4L/mol= 7. 2L 答：在标准状况下，5. 5 克NH3的体积是7. 2L
体积(V)
不同状态的物质体积主要取决于 微粒的数目（N） 取决于 微粒间的距离（d） 微粒的大小（r） 微 粒 的 微 粒 的 微 粒 的 数 目 大 小 间 距
固、液态 气 态
√ √
√
可以忽略
可以忽略
√
气体体积的微观分析 1、决定气体体积大小的主要因素有哪些？
微粒间的距离和微粒数目
2、微粒间的距离受哪些条件影响？ 是怎样影响的？
气体分子微粒间的距离很大
分子间距离较小 与分子直径接近 间距较大,约是分子直 径的10倍
CO2气体 固体干冰
2、为什么在相同状况下1mol固体或液体的体积 不相同？
微粒的大小不同
9个篮球紧密堆积
9个乒乓球紧密堆积
微粒的数目相同
3、而为什么在相同状况下1mol气体的体积相同？
气体分子距离约是分 子直பைடு நூலகம்的10倍
6.任何气体的体积在标准状况约为22.4 L 。 错 7.标准状况下，n mol任何气体的体积约为 22.4n L。 对
8.标准状况下，22.4 L任何气体约含6.02×1023个分子。 对
计算和总结
⑴标准状况下，0.500mol H2 占有的体积是11.2 L。
⑵标准状况下，2.00 mol O2 占有的体积是 44.8 L。
Vm 3.公式： V =n·
4.单位： L/mol
5.对象： 任何气体
（纯净或混合气体）
6.数值：气体在不同状况下的气体摩尔体积是不同的
标准状况( 温度0 oC、压强 1.01×105 Pa)下
气体摩尔体积Vm约为22.4L/mol
判断正误
1. 标准状况下，1mol任何物质的体积都约是22.4L。 （错，物质应是气体） 2. 1mol气体的体积约为22.4L。 （错，应标明条件） 3. 标准状况下，1molO2和N2混合气体的体积约为22.4L。 （对，适用于任何气体） 4. 标准状况下，气体的摩尔体积都是22.4L。 （错，“约为”；单位应为L/mol） 5. 22.4L气体所含分子数一定大于11.2L气体所含的分子数。 （错，未指明气体体积是否在相同条件下测定） 6. 只有在标准状况下，气体的摩尔体积才可能约为22.4L/mol。 （错，不一定）
微粒排列紧密， 在固定的位 微粒间的空隙 置上振动 很小 微粒排列较紧 密，微粒间的 空隙较小 可以自 由移动
液 态
气 态
微粒之间的 距离较大
可以自 由移动
1mol任何微粒的集合体所含有的微粒数目都相 同，1mol物质的体积情况如何呢？
温度为293k 物质名称 物质的量 摩尔质量 Al Fe H2O(l) C2H5OH mol 1 1 1 1 g•mol-1 26.98 55.85 18.02 46.07 密度 体积
体积 (V)
粒子数 ×NA 物质的量 (N) ÷NA (n)
÷ρ ×M ÷M
×ρ
质量 (m)
不同聚集状态物质的结构与性质
固体物质
气体物质 液体物质
不同聚集状态物质的结构与性质
物质的聚 集状态 固 态 微观结构
微粒的运 动方式
宏观性质
有固定的形 状，几乎不 能被压缩 没有固定的 形状，但不 能被压缩 没有固定的 形状，且容 易被压缩
温度和压强 升高温度，距离增大；增大压强，距离缩小。
3、为什么在标准状况下1mol任何气体所占 的体积都相同呢？
T.P相同 n相同
距离相同 N相同
V相同
结论：在相同状况下（即温度和压强一定），任何具 有相同微粒数的气体都具有相同的体积。
气体摩尔体积
1.定义： 单位物质的量的气体所占的体积。
2.符号： Vm
2.70 g•cm-3 10 cm3 7.86 g•cm-3 7.1 cm3 0.998 g•cm-3 18 cm3 0.789 g•cm-3 58.4 cm3
温度为273k（0℃）,压强为1.01×105Pa（标准状况） H2 1 2.016 0.0899 g•L-1 22.4L 22.4L 22.4L
N2
CO
1
1
28.02
28.01
1.25 g•L-1
1.25 g•L-1
相同条件下，1mol的气体体积要比固体、液 体大得多。
相同条件下， 1mol不同固体、液体的体积一 般是不同的。
而相同条件下，1mol不同气体的体积几乎相 同，均约为22.4L。
1、为什么1mol固体或液体的体积较小,而气体较大？
• C、碳原子数
D、密度
辨析和应用1 1.标准状况下，1 molH2O的体积约为22.4L。 错
2.常温常压下， 1 mol气体的体积约为22.4L。 错
3.1 mol N2和1 molO2体积相同。 错 4.在标准状况下,1 mol SO3的体积约为22.4L。 错
5.1mol空气的体积在标准状况下约是22.4 L。对