第二章物质聚集状态气液固性质
物质的聚集状态
• (3)胶体的应用：自来水厂用含铝或含铁的化合 物做净水剂，其实是利用胶体吸附水中的悬浮 颗粒并沉降，从而到达净水的目的。
3.溶液的导电性
• 为什么溶液会NaCl、NaOH、盐酸发生 导电而酒精、蔗糖溶液不导电?溶液导电 的本质原因是什么？ • 【分析】水溶液中的化合物在水分子的 作用下发生电离,生成了自由移动的水合 离子,从而使溶液具有导电性。
点燃
H2 ＋ Cl2 ==== 2HCl 化学计量数γ之比 1 ：1 ： 2 微粒个数之比 1 ：1 ： 2 扩大NA倍 1×NA ：1×NA ： 2×NA 物质的量之比 1mol ：1mol ： 2mol 22.4L ：22.4L ： 44.8L 相同条件下气体体积比 1体积 ： 1体积 ： 2体积 结论：对于气体物质，因为相同条件下分子数相等，物质的量相等、物 质的体积也相等，所以化学反应中物质的系数之比等于相同条件下气体的体积比，即 1LH2和1LCl2完全反应生成2LHCl气体。
• 钠、镁、铝与过量的盐酸反应，在相同状况下产生H2 的体积相等，则钠、镁、铝三种金属的物质的量之比 是_______________________ • 问题表征：已知：生成的H2的体积相等 求 解目标：三种金属的物质的量之比 • 思路分析：此题容易一般用方程式来解，但比较繁， 可以采用关系式法求解。 • 钠、镁、铝建立关系，关系依据是“反应生成H2的体 积相等”。产生H2的体积相等，即是金属化合价变化 总数相等。 • 6Na ~ 3Mg ~ 2Al ~ 6H ~ 3H2
• 5．______g 硫酸铝溶于水可得使溶液中所 含铝离子刚好为amol。 • 问题表征：已知Al3+的物质的量 求解目 标： Al2(SO4)3的质量 • 思路分析：可根据Al3+与Al2(SO4)3的关系列 比例式解决。 • 解答： Al2(SO4)3 → 2Al3+ • 342g 2mol • m Al2(SO4)3 amol
无机化学 第二章 物质的状态2007
PiV总 = ni RT KKKKK (1) P总V总 = nRT KKKKK (2)
Pi ni = KKKKK (3) P总 n 令xi =
（1）/（2）式得
ni ( xi 称为混合气体中某气体的摩尔分数) n Pi = xi p总 KKKKK (4)
（4）式表明：某组份气体分压的大小与它在混合气体 中的摩尔分数成正比。 引深： xi = Ni(体积分数) ( 即有：
则Pi = NiP总
pi Vi = p总 V总
则PiV总 = P总Vi KKKKK (5)
例2—6 解： 用排水法收集到的O2，都含有水蒸汽，即为混合气体，水的 分压与该温度下水的饱和汽压相等，查表可得水的分压。
PH 2O = 2.48 ×10 Pa
3
∴ P总 = PO 2 + PH 2O ∴ PO 2 = P总 − PH 2O PO 2V总
2．压力的修正 ． 若P内为由于分子间力引所造成的修正值 实际气体碰撞器璧时所表现的压强要比分 子间无引力的理想气体所产生的压强小 （∵碰撞器璧的分子受内层分子的吸引， 不能全力以赴地碰撞器壁） 则有（P+P内） P内
n ∝ v
2
或
n P内 = a v
2
（内、外层分子密度相等）
P= F A
1 N个分子对器壁产生的压力为 : 3 m N 1m P = ⋅ ⋅u2 = Nu 2 3V V 3 1 即PV = mNu 2 KK (1) 3 3 1 2 E动 = kT E动 = mu , 2 2
三、问题的解决 针对以上两原因，分子本身有体积，分子间有作用力，人们 已经提出了200多种非理想气体状态方程式。1873年Van der walls 提出的方程式应用最普遍。 Van 用两个修正因子a、b，揭示了理想与非理想气体的差异 1．体积的修正 ． 若1mol某气体分子自身体积为b，实际气体（1mol）所占有 的体积为： V－b nmol气体（V－nb）
——物质的聚集状态
A．2：1
B．1：2
C．2：3
(A )
D．1：3
谢谢各位光临指导！
物质的聚集状态
影响物质体积大小的主要因素
微 粒 的 微 粒 的 微 粒的 数目 大小 间距
固、液态 √
√
气态√
√
影响物质微粒间距离的因素有哪些？ 温度、压强
气体摩尔体积
在温度、压强一定时，任何具有相同微“物粒质数的的量” 气体都具有大致相同的体积。
单位物质的量的气体所占的体积称为气体摩尔 体积（Vm）；常用单位：L·mol-1；
物质的聚集状态
交流与讨论
列式计算下列1mol物质的体积，并总结规律。
物质
Al Fe H2O C2H5OH H2 N2 CO
1mol物质 的质量 26.98g 55.85g 18.02g 46.07g 2.016g 28.02g 28.01g
密
度
2.70g/cm3 7.86g/cm3 0.998g/cm3 0.789g/cm3 0.0899g/L标况 1.25g/L标准状况 1.25g/L标准状况
在标准状况(273K、101KPa)下，1 mol任何气 体所占的体积都约为22.4L，即标准状况下， 气体的摩尔体积约为 22.4L·mol-1
表达式：
V n Vm
n
V Vm
气体摩尔体积
——气态物质的聚集特点
标准状况 气体体积与温度和压强有关
1mol 任何气体 约为22.4L
气体体积与气体分子数有关 气体体积与分子本身大小几乎无关 标准状况,气体分子间距离几乎相等
1mol物质的 体积
9.99cm3 7.10cm3 18.06cm3 58.39cm3
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 -。
高分子物理第二章 高聚物的聚集态结构
晶态 非晶态
取向结构 Orientation
决
决
高分子的聚集态 定 聚合物的基本性能特点 定 材料的性能
控制成型加工条件
获 得
预定材料结构
得 到
预定材料性能
高聚物的聚集态
晶态 一般晶态与半晶态
半晶态 取向晶态与半晶态 玻璃态
非晶态 取向态Leabharlann 橡胶态 粘流态液晶态
织态
第二节 结晶高聚物的结构模型
一、樱状微束模型（两相结构模型）
从而存在最大结晶温 度Tmax
Tmax＝（0.80～0.85) Tm
低温
高温
Tmax=0.63 Tm+0.37 Tg-18.5
如: PP Tm=176℃ Tmax=0.85(176+273)K=381K
例 如 定向PS
Tc →Tm时，成核少，但生长快，
容易成为大球晶，不透明，脆，
表面粗糙。
Tc →Tg时，成核多，但生长慢， 容易成为小球晶，可能透明， 脆，表面细致。
这是人们多年来所接受和公认的结晶高聚物的结构模 型。
1、依据： 通过X-衍射
证实：除了有晶 相的衍射环外， 还有由于非晶造 成的弥散环。
2、中心论点： 高聚物只能部分结晶，有晶区，同时也有非晶区，
两相同时并存，一条高分子链可以贯穿好几个晶区和非晶 区，在非晶区中分子链仍是卷曲的。
3、应用： 用此模型可以解释一些实验事实，但有另一些实验事
后来许多聚合物如古塔波胶，PP, 聚α－烯烃，纤维素及衍生物等也相 继培养出了单晶。在电镜下可以清楚 的看到这些单晶具有规则的几何外 形。
Andrew Keller (1925～) 英国
远程有序和进程有序贯穿整个晶体。
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。
物质的聚集状态
物质的聚集状态【学习目标】1．知道物质的聚集状态固、液、气的一些特性，明确1mol 不同聚集状态物质体积差异的原因。
2．知道气体体积大小的决定因素，理解气体摩尔体积的含义。
3．初步学会运用气体摩尔体积等概念进行简单的计算。
【问题探究】 我们生活在宏观世界中，所接触到的物质是他们的聚集体，物质的聚集体主要有固态、液态和气态，他们的性质上各有什么差异？试举出一些具体的例子。
【问题探究】1．用实验证明气体可以被压缩，而液体和固体很难被压缩。
2．不同聚集状态的物质为什么性质不同？3．物质状态变化过程中的能量有什么变化？【知识体系】 一、物质的聚集状态1．不同聚集状态物质的微观结构和性质：p.10 表1－32．物质从固态到液态的过程叫 ，从液态到气态的过程叫 ，这两个过程需要 （填“吸收”或“放出”）能量，采取的措施一般是加热和减压；物质从气态到液态的过程叫液化（若采取降温措施即成为“冷凝”），从液态到固态的过程叫凝固，采取的措施一般是降温和加压。
注：固体和液体与压强的关系不大，与温度有一定的关系，即所谓的热胀冷缩现象。
【问题探究】1．1mol 不同物质的质量往往不同，体积是否相同呢？填表p.11表1－42．从表1－4中的数据中，你可以得出什么结论？请思考并和同学讨论，说说主要的原因。
【知识体系】二、影响物质体积大小1．影响物质体积大小有 、 、 。
2．固体和液体的体积主要决定于 、 。
3．而气体的体积主要决定于 、 。
【问题探究】液体固体气体请分析下表关于1mol 不同气体在一定的温度和压强下体积的数据，你能得出什么结论？。
【知识体系】 三、气体摩尔体积 1．气体摩尔体积的表述为 。
气体摩尔体积的单位是 ，符号是 。
2．在标准状况下，1mol 任何气体（不管是单一气体还是混合气体）的体积都约为22.4L 。
3．气体的物质的量（n ）、体积（V ）和气体摩尔体积（V m ）之间的关系 。
4．同温同压下， 2121V V n n =，这是一个很重要的关系式。
2 第二章 物质的状态
§2.2
固 体
在第八章讲
§2.3 液体与溶液
1. 液体的蒸发与凝固 1)液体的蒸发 (1)蒸发过程及蒸气压
蒸 发 凝 聚
饱和蒸气
饱和蒸气压（简称蒸气压）
液体的蒸气压是液体的特征之一，它 与液体量的多少和在液体上方的蒸气体积 无关，而与液体本性和温度有关。同一温 度下，不同液体有不同的蒸气压；在不同 温度时每种液体的蒸气压也不同。通常把 蒸气压大的叫做易挥发性物质，蒸气压小 的叫做难挥发性物质。
pi＝(ni/n)p＝xip (可由pV=nRT和pi=niRT推导得出)
该式为气体分压定律的另一种表达式，即 混合气体中，某组分气体的分压等于该组 分气体的摩尔分数和总压之乘积。
2)分体积定律 分体积是指混合气体中任一气体在 与混合气体处于相同温度下，压力与混 合气体总压相同时所占有的体积。混合 气体的总体积等于各种气体的分体积的 代数和，有 V＝∑Vi 同样可得 Vi＝xiV
水的相图是将水的蒸气 压随温度的变化曲线、冰的 蒸气压随温度的变化曲线、 水的冰点(水的凝固点)随压 力的变化曲线融合在一个图 中构成的，可以根据实验绘 制，如图所示。 气、液、固三个单相区 OC线是气-液两相平衡线，即水的蒸气压曲线 OB线是气-固两相平衡线，即冰的蒸气压曲线 OA线是液-固两相平衡线
② 溶胶的相互聚沉 将两种带异号电荷的溶胶以适当的数 量相互混合时，由于电性中和，也能发生 相互聚沉作用。 ③ 适当加热往往也可促使溶胶聚沉 这主要是因为加热可以使胶体粒子的 运动加快，增多胶粒相互接近或碰撞的机 会，而且加热会使胶核减弱对离子的吸附 作用和水合程度，从而有利于溶胶聚沉。
3)溶液的沸点上升和凝固点下降
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Vi /V = ni /n = xi = pi /p
2.1.1.2 分压定律和分容定 律
阿马加定律表明 理想气体混合物的体积 具有加和性 ，在相同温度、压力下，混 合后的总体积等于混合前各组分的体积 之和。
pi Vi* ni xi pV n
适用条件: 低压下实际气体混合物
理想气体混合物
2.1.1.2 分压定律和分容定 律
UO2 + 4HF
UF 4 + 2H2O
UF4 + F2
UF 6
rate235UF6 M 238UF6 238.05 618.998 352.04 1.0043
rate 238 UF6
M 235 UF6
235.04 6 18.998 349.03
2.1.3 分子运动论 Kinetic theory of gases
2
2.1.3 分子运动论 Kinetic theory of gases
玻尔兹曼能量分布曲线
玻尔兹曼推广麦克 斯韦的分子速度分 布律，建立了平衡 态气体分子的能量 分布律
2.1.4 实际气体和van der Waals equation
定义压缩系数 Z：
Z pV nRT
pV ZnRT
实际气体和理想气体的偏差
• 学习气体分子运动论，掌握 Maxwell-Boltamann 分布。掌握理想气体定律并熟练运用，理解分压、 分体积、和扩散速率等基本概念。了解实际气体 状态方程，将实验可测的宏观物理量与气体分子 的质量、气体分子统计速率、关联起来。
• 联系相图与蒸汽压，掌握沸点、凝固点以及气液 固相变概念， 熟悉Clapeyron-Clausius 方程，了 解超临界流体，过热与过冷现象，液晶等重要概 念。
气体液化。
临界温度Tc ： 使气体能够液化所允许的 最高温度 临界压力pc : 临界温度时的饱和蒸气压
在临界温度下使气体液化所需的 最低压力 临界摩尔体积 Vm,c ：临界温度和压力下的摩尔体积
3
2.1 气体性质小结Behaviors of Gas
Ø 理想气体状态方程 The ideal-gas equation Ø 分压定律Dalton’s Law of Partial Pressures
b) 所需湿烃类混合气体的初始体积 。
nB pB nA pA
V
nRT p
nA RT pA
nB RT pB
nB
pB pA
nA
1031.1.61798311.30300.10687.m3o11l503
33010.3m0
3mol24.65
m3
表达式
u1 / u2 2 / 1 M 2 / M1
同温同压下，气体的扩散速率与该气体 的密度（或分子量）的 平方根成反比
(1) 利用此定律可以测定未知气体的分子量（或原子量） (2) 可以分离同位素
2.1.2.2格拉罕姆气体扩散定律（ Graham’s law of diffusion） 书本P19
pB = 3.167 kPa; pA = p- pB= 101.198 kPa
2.1.1.2 分压定律和分容定 律
例1 ：今有300 K、104.365 kPa 的含水蒸气的烃类 混合气体，其中水蒸气的分压为 3.167 kPa ， 现欲 得到除去水蒸气 的，1 kmol干烃类混合气体，试求：
a) 应从混合气体中除去水蒸气的物质的量；
2.1.4 实际气体
(
p
an2 V2
)(V
nb)
nRT
当n
=
1mol，(
p
a Vm 2
)(Vm
b)
RT
与理想气体状态方程比较：
p内
an2 V2
的存在导致 p实< p理想
nb（反映分子存在体积）导致 V实 > V理想
当 p 0 , Vm , 范德华方程 理想气体状态方程
2.1.4 实际气体
2.00106 Pa 2.00MPa
2.1.4 实际气体
CO2的 p ~V 图 T=370K
T=Tc =304.21K
物质是气态还是液态，由 T，P因素决定
T=280K
T < Tc
临界参数Critical paracters Tc、pc、Vm,c
• p*=f (T) T ，p* • 当T＝Tc 时，液相消失， 加压不再可使
(⑴) 混合气体中各组分气体的分体积等于同温同压下
该气体单独占有的体积。
（2）混合气体的总体积等于各组分气体的分体积之和。
nA, nB, nC p, V, T
pV nRT (nA nB nC )RT
V nA RT nBRT nC RT
p
p
p
对任一组分 i ,有
VA
VB
VC
2.1.1 理想气体
R pV 101325Pa 22.414 103 m3
nT
1mol 273.15K
8.314J mol1 K1
2.1.1.2 分压定律和分容定 律
(⑴) 混合气体中各组分气体的分压等于同温度下该气
体单独占有总体积时的压强。 Pi=p n=iRTp/i V
2.17MPa
（2）用范德华方程计算： 查表，得CO2的a , b 参数分 别为：a 0.364Pa m6 mol2 b 0.0427 103 m3 mol1
p
RT Vm b
a Vm
2
8.314 313 (1.20 0.0427)103
0.364 (1.20 103 )2
所求初始体积为 V
1
2.1.1.2 分压定律和分容定
例律2：加热 KClO 3制备 O2，生成的 O2用排水法收集。在
25℃，100kPa下，得到的气体体积为 250mL。计算
（1）O2的物质的量；（ 2）干燥O2的体积。
解： pO2 100kPa pH2O
100kPa 3.17kPa 96.83kPa
（1）O2的物质的量：
nO2
pO
V
2
RT
96.83kPa 0.25L 8.314J mol1 K1 298K
（2）干燥O2的体积： 9.77 103 mol
VO2
nO2 RT p
9.77103 mol8.314J mol1 K1 298K 100kPa
Clausius-Clapeyron 克劳修斯─克拉贝龙方程
假定 vap Hm 摩尔汽化热的值与温度无关
ln p2 vapHm ( 1 1 )
p1
R T1 T2
a.已知T1、P1、T2、P2，求 △vapH； b.已知△Hvap和一个温度下的 蒸气压p，求另一个温度下的 蒸气压p。
这公式可用来计算不同温度下的蒸气压或摩尔蒸发热。 沸点低的气体在较高的温度和较低的压强时，分子间的作用力就可以忽略
4
0.242L
2.1.2 气体扩散定律 Law of Gas Diffusion
2.1.2.1 气体的隙流速率 气体扩散速率与扩散时间成反比
浓
浓
氨
盐
水
酸
气体扩散模拟实验
2.1.2 气体扩散定律 Law of Gas Diffusion
2.1.2.2格拉罕姆气体扩散定律（ Graham’s law of diffusion）
• 掌握溶液浓度的四种表示方法并熟练换算。掌握 非电解质溶液的依数性与实际应用。对电解质溶 液的依数性，离子的活度，活度系数，离子强度 作一般了解。
液体的饱和蒸气 压与液体的量无关！ 仅是温度的函数
p/kPa
液体的饱和蒸气压 仅与温度和液体的种 类有关.
t /℃
几种液体的饱和蒸气压曲线
Clapeyron equation
蒸气压随温度变化：
ln p vapH (1/ T ) C R
lg p(H2O)(kpa)
以饱和蒸气压的自然对数 ln p对 绝对温度的倒数（ 1/T）作图， 得到的图象是一条直线
乙醇的ln p与1 / T的关系如左图， 符合下面的直线方程：
2.0 1.0
2.8 3.2 3.6 4.0 1/T(10–3K–1)
（2）混合气体的总压等于各组分气体的分压之和。
nA, nB, nC p, V, T
pV nRT (nA nB nC )RT
p nA RT nBRT nC RT
V
V
V
对任一组分 i ,有
pi /p = ni /n = xi
pA
pB
pC
xi 为组分 i 的摩尔分数
2.1.1.2 分压定律和分容定 律
Amagat’s law of partial volumes Ø 气体扩散定律（恒温） Graham’s law of diffusion Ø 气体分子运动论 Maxwell-Boltzmann distribution Ø 实际气体van der Waals equation
1910年 Noble physical prize
2.1.3.1基本假设（Basic hypotheses ）书本P20 物质热运动的微观理论
§1平衡态与理想气体状态方程
§2理想气体压力方程和温度的统计意义 §3气体定律的内在联系 §4麦克斯韦速率分布曲线 §5玻尔兹曼能量分布曲线
2.1.3 分子运动论 Kinetic theory of gases