《无机及分析化学》科学出版社-第1章分散体系

概述1.分散体系：由一种物质或几种物质所形成的体系称为分散体系，简称分散系均相的单相体系非均匀的多相体系分散质：被分散的物质分散剂：起分散作用的物质2.分类：按分散质粒子的大小500nm的分散系也表现出溶胶的性质1.1溶液溶液的定义：分散质以小分子、离子和原子为质点均匀地分散在分散剂中所形成的分散系一.物质的量及其单位1.符号：n；单位:mol2.摩尔：是一个系统物质的量。

该系统中所包含的基本单元与0.012kg碳12的原子数目相等1mol12C所含的原子数称为阿伏伽德罗常量（L），约为6.02×10²³mol-11mol任何物质均含有L个基本单元3.基本单元：是系统组成物质的基本组合，用符号B表示。

注：B既可以是分子、原子、离子等其他粒子，也可是这些粒子的特定组合4.摩尔质量：1mol物质的质量，其数值等于相对原子质量或相对分子质量（1）符号：M（B）（2）单位：kg/mol，g/mol二.物质的量浓度简称浓度（1）符号：M（B）（2）单位：mol·m-3，常用单位为mol·dm-3或mol·L-1（3）与摩尔质量的关系：三.质量摩尔浓度（1）符号：（2）单位：mol/kg注：质量摩尔浓度的数值不随温度变化。

溶剂是水的稀溶液[b(B)<0.100mol/kg]mb(B）与c(B）数值近似相等四.摩尔分数（1）符号：（2）量纲为1（3）五.质量分数（1）符号：（2）量纲为1，也可用百分数表示1.2稀溶液的依数性溶液的性质：⑴溶质的本性决定：密度，颜色，导电性，酸碱性…⑵溶质粒子数目多少决定（依数性）：如溶液的蒸气压下降，溶液的沸点升高，溶液的凝固点降低和溶液的渗透压等一.溶液的蒸气压下降1.饱和蒸气压：⑴定义：一定T下，将纯液体置于真空容器中，蒸发速度=凝聚速度，液体上方的蒸气所具有的压力，简称蒸气压⑵特点：任何纯液体在一定温度下都有确定的蒸气压，且随温度的升高而增大2.蒸气压下降：⑴定义：当纯溶剂溶解一定量难挥发物质时，在同T下，溶液的蒸气压总是低于纯溶剂的蒸气压⑵原因：溶质分子占据着一部分溶剂分子的表main，在单位时间内逸出页面的溶剂分子数目相对减少⑶特点：①平衡时，溶液的蒸气压必定低于纯溶剂的蒸气压②浓度越大，蒸气压下降越多3.拉乌尔定律：在一定T下，难挥发非电解质稀溶液的蒸气压下降与溶质B的摩尔分数成正比或在一定T下，难挥发非电解质稀溶液蒸气压下降，近似地与溶质B的质量摩尔浓度成正比，与溶质的本性无关二.溶液的沸点升高1.沸点：⑴定义：液体的蒸气压等于外界蒸气压时，液体沸腾，此时的温度称为沸点⑵水的蒸气压=外界大气压（101.3kPa），水的沸点=373.15K（100℃）⑶特点：溶液的沸点总是高于纯溶剂的沸点2.溶液沸点升高：⑴内容：溶液的沸点升高等于溶液的沸点与纯溶剂的沸点之差⑵根本原因：溶液的蒸气压下降⑶特点：①溶液越浓，蒸气压越低，沸点升高越多②难挥发非电解质稀溶液的沸点升高近似与溶质B的质量摩尔浓度成正比注：Kb称为沸点升高常数，只取决于溶剂，与溶质无关，不同溶剂Kb不同三.溶液的凝固点降低1.凝固点：⑴定义：一定外压下（一般指常压），物质的固相蒸气压=液相时，两相平衡共存时的温度⑵水的蒸气压=冰的蒸气压，温度为273.15K（0℃），水冰共存，凝固点为273.15K⑶特点：溶液的凝固点总是低于纯溶剂的凝固点2.溶液的凝固点降低：⑴特点：①溶液越浓，溶液的蒸气压下降越多，凝固点降低越大②非电解质稀溶液的凝固点降低近似地与溶质B的质量摩尔浓度成正比注：Kf为凝固点降低常数用途：①植物细胞内有多种可溶物（氨基酸，糖）存在，使细胞蒸气压下降，凝固点降低，从而表现出抗旱性和耐寒性②凝固点降低原理，用冰盐混合物作冷冻剂五.溶液的渗透压1.渗透作用：连通容器中间安装一种溶剂分子可通过，溶质分子不能通过的半透膜，当单位时间内进入糖液的水分子比离开的多，A液面升高，B液面降低，直到两侧水分子扩散速率相等。

该过程溶剂分子透过半透膜进入溶液，且自发2.渗透压：⑴渗透平衡状态：A液面上施加一额外压力，当外压恰好使半透膜两侧水分子进出速度相等时，体系处于渗透平衡状态⑵渗透压：为了维持渗透平衡，向溶液上方施加的最小压力类型①浓度，渗透压=：等渗溶液②浓度≠，渗透压高：高渗溶液，反之，低渗溶液⑶特点：在一定T下，难挥发非电解质稀溶液的渗透压与溶质B的物质的量成正比注：①π为渗透压；R为摩尔气体常量：8.314kPa·L/mol/K②当水溶液很稀：3.应用：⑴植物的细胞膜，容易透水，几乎不能透过溶解于细胞液中的物质。

使植物茎，叶等具有弹性；使植物吸收水分和养料⑵动物生理，人和动物血液渗透压的维持；海洋中的生物不能在淡水中生活1.3电解质溶液一.电解质溶液类型：⑴强电解质：①例子：强酸，强碱，各种盐②特点：在水溶液中均以离子形式存在，且完全离解⑵弱电解质：①例子：弱酸，弱碱，少数盐②特点：在水溶液中大部分以分子形式存在，少部分离解二.离解度定义：弱电解质在水溶液中已离解的部分与其全量之比，记为ɑ，一般用百分数表示注：强电解质在水中完全离解，由于+，-离子的相互作用，实际离解度<100%，称为表观离解度三.电解质稀溶液的依数性1.前提：电解质溶液各项依数性值都比拉乌尔定律计算的数值大得多，这叫做电解质的“反常行为”2.原因：电解质在水溶液中能全部离解，使同浓度的电解质溶液比非电解质溶液含有更多溶质粒子数且强电解质在水溶液中似乎不是完全离解，还存在离子间的相互作用1.4胶体溶液一.分散度与比表面1.表面：多相分散系内，相与相间存在界面，若两相中有一个气相，则该界面习惯上称为表面特点：分散质分散得越细，总表面积越大2.比表面：表示分散系的分散度⑴公式：是物质所具有的表面积除以体积⑵特点：粒子越小，比表面越大，分散度越大⑶意义：胶体分散系是分散程度很高的体系，具有很大的比表面，对胶体溶液的性质有重要意义二.表面能1.前提：⑴物体表面的粒子和内部粒子所处环境不同，故能量不同⑵液体内部：各粒子均匀地被邻近粒子包围，使来自不同方向的吸引力相互抵消，处于力平衡状态液体外部：液体表面粒子不同，液体外部是气体，ρ气体<ρ液体，故表面粒子受到来自气体分子的吸引力较小，受到液体内部粒子吸引力较大⑶表面分子受到一个指向液体内部的拉力，有自动缩小的趋势2.表面能：⑴产生：①把液体内部的粒子迁移到表面，需要克服向内拉力做功②形成新的表面后，这部分功变为表面层粒子的势能使体系总能量增加③表面粒子比内部粒子多出的功叫做表面能⑵特点：①任何两相界面均存在表面能②胶体分散系分散质颗粒表面能很大，故表面能很大三.固体对气体的吸附1.吸附：⑴定义：物质的分子自动聚集到界面上的过程⑵吸附剂：具有吸附能力的物质吸附质：被吸附的物质2.气固吸附：气体分子在固体表面上相对聚集的现象称为气体在固体表面上的吸附⑴吸附量：与温度，气体的分压有关在压力较小的范围内，随压力增大急剧增加，有极限，吸附剂表面已经饱和温度：据平很移动原理，T升高，平衡向解吸的方向移动，吸附量减少注：吸附是放热过程，放出热称为吸附热四.固体在溶液中的吸附吸附物质：溶质，溶剂，或二者；分子，离子1.分子吸附⑴定义：固体吸附剂在非电解质或若电解质溶液中对分子的吸附⑵特点①与溶质，溶剂，固体吸附剂的性质有关②相似相吸：极性和极性，非极性和非极性2.离子吸附⑴定义：固体吸附剂在强电解质溶液中对溶质离子的吸附⑵分类①离子选择吸附：吸附剂从电解质溶液中选择性的吸附与其组成有关的离子②离子交换吸附：吸附剂从电解质溶液中吸附某离子的同时，将吸附剂表面的同号离子等电量的置换到溶液中的过程注：①该过程可逆②能进行离子交换吸附的吸附剂叫离子交换剂五.溶胶的性质1.光学性质——丁铎尔效应（溶胶特有的光学性质）⑴定义：用一束光从侧面照射溶胶，在与光路垂直的方向可以清楚看见一条发亮的光柱⑵特点：与分散质粒子的大小和入射光强度有关⑶本质：光的散射现象溶胶粒子直径为1~100nm，小于可见光波长（400一760nm），当可见光通过溶胶时，散射现象十分明显。

真溶液中由于分散质粒子太小，散射现象很弱。

粗分散系主要发生光的反射，观察不到散射光2.动力学性质——布朗运动⑴定义：显微镜下观察溶胶，代表溶胶粒子的发光点在不断做不规则运动⑵产生原因：分散体系中分散质粒子受周围分散剂分子不断撞击的结果在粗分散体系中，粒子较大，每一瞬间可以从各个方向受到无数次的冲击，结果冲击都互相抵消，难以推动颗粒运动，即使这些撞击力不能完全抵消，由于颗粒的质量大，产生的运动也不易觉察到；对于较小的溶胶粒子，每一瞬间受到的冲击次数要少得多，不易彼此完全抵消，撞击力的合力在不同瞬间的大小和方向都不同⑶特点：溶胶颗粒不断改变方向和速度⑷导致的结果——扩散作用：特点：①自发从粒子浓度大的区域向浓度小的区域扩散②扩散较慢3.电学性质⑴电泳：在外加电场下，溶胶粒子在分散剂中的定向移动称为电泳例如，将新鲜的深红棕色Fe(OH)3溶胶加人U形电泳管中，并在溶胶上缓缓加人少量水，出现清晰的界面。

当插人电极接通直流电源后，发现U形管内阴极一边溶胶一水界面上升，阳极一边溶胶一水界面下降，如图8所示，这表明Fe（OH）3溶胶粒子是带正电荷的。

如果用AsS3溶胶做同样的电泳实验，会得到相反的结果，说明AS2S3溶胶粒子带负电(2)电渗：在外加电场下，固相不动，分散剂定向移动的现象称为电渗例如，在电渗管内装人Fe(OH)3溶胶，插人电极，接通电源后，发现正极一侧液面上升，负极一侧液面下降（图9），说明分散剂向正极方向运动，分散剂是带负电的，Fe（OH）3溶胶粒子则因不能通过隔膜而附在其表面注：电泳和电渗统称电动现象六.溶胶粒子带电的原因1.吸附作用:溶胶中的固体离子选择吸附与其组成有关的离子，必然导致溶胶粒子带电。

例如，Fe(OH)3选择吸附了FeO+而带正电；Agl选择吸附Ag+而带正电，若选择吸附I-便带负电2．离解作用:胶粒表面层的分子离解也会使溶胶粒子带电例如，在硅酸溶液中，溶胶颗粒是由Si02分子聚集而成的，粒子表面上的Si02与水作用生成H2Si03，弱电解质H2Si03可以离解成H+和HSiO3-：Si02+H20==H2SiCh=H+ +HSi03-H+进入溶液，HSiO3-留在胶粒表面，因而使溶胶离子带负电七.胶团结构1溶胶：⑴性质与结构有关⑵结构：扩散双电子层结构2.构成：⑴胶核：具有很大的表面能⑵电位离子：被牢牢吸附在胶核表面上⑶反离子：静电引力吸引反离子⑷吸附层：反离子受到电位离子的静电吸引和本身的热运动，一部分反离子被束缚在胶核表面与电位离子一起形成吸附层⑸胶粒：吸附层+胶核⑹扩散层：一部分反离子离开胶核表面扩散到分散剂中，疏散地分布在胶粒周围，离胶核越远，浓度越小，这个液相层称为扩散层⑺胶团=胶粒+扩散层例如，将FeC13水解制备Fe(OH)3溶胶时，许多Fe(OH)3分子聚集在一起形成胶核（直径为1~100nm)，胶核具有很大的表面能，它吸附FeO+而使表面带正电荷，FeO+是电位离子。