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1、溶 液 和 膠 體 2 .1 溶 液 溶 液 ： 物 質(zhì) 以 分 子 、 原 子 或 離 子 狀 態(tài) 分 散 于 另一 種 物 質(zhì) 中 所 構(gòu) 成 的 均 勻 而 又 穩(wěn) 定 的 體 系 。 溶 劑 與 溶 質(zhì)溶 質(zhì) 和 溶 劑 是 相 對(duì) 的 ：溶 質(zhì) ：溶 劑 ：物 質(zhì) 在 溶 解 過(guò) 程 中 伴 隨 著 能 量 的 變 化 和 體 積 的 變 化。 溶 質(zhì) ： 電 解 質(zhì) 和 非 電 解 質(zhì) 2 .1 .1 溶 液 的 表 示 方 法質(zhì) 量 摩 爾 濃 度 bB（ mB）2 摩 爾 比 rB4 物 質(zhì) 的 量 濃 度 CB31 摩 爾 分 數(shù) xB3 質(zhì) 量 濃 度 B35 1 溶 質(zhì)

2、B的 濃 度 （ B的 物 質(zhì) 的 量 濃 度 ） cBcB： 單 位 體 積 溶 液 中 含 有 溶 質(zhì) 的 摩 爾 數(shù) 。 （ SI單 位 ： molm-3， 常 用 單 位 ： molL-1）cB def nBV 溶質(zhì)摩爾數(shù)(mol)溶液的體積(L) 每 kg（ 千 克 ） 溶 劑 中 所 含 溶 質(zhì) 的 摩 爾 數(shù) 。 （ 單 位 ： mol kg-1）bB def nBm A 溶劑的千克數(shù)(kg)溶質(zhì)摩爾數(shù)(mol) 2 溶 質(zhì) B的 質(zhì) 量 摩 爾 濃 度 bB(mB) 3 溶 質(zhì) B的 摩 爾 分 數(shù) xB (yB)x B def nBAnA 溶質(zhì)和溶劑總摩爾數(shù)(mol)溶質(zhì)摩爾

3、數(shù)(mol)B的 物 質(zhì) 的 量 與 混 合 物 的 物 質(zhì) 的 量 之 比 。 (SI單 位 為 1) 4 溶 質(zhì) B的 摩 爾 比 rB 對(duì) 于 單 一 溶 質(zhì) 溶液 B BB A B1n xr n x 溶 質(zhì) B的 物 質(zhì) 的 量 與 溶 劑 的 物 質(zhì) 的 量 的 比 。 （ SI單 位 為 1） 5 溶 質(zhì) B的 質(zhì) 量 濃 度 B BB 3kgmmV 溶 質(zhì) 的 千 克 數(shù) （ ）溶 液 的 體 積 （ ）單 位 體 積 溶 液 所 含 溶 質(zhì) B的 質(zhì) 量 。 （ 單 位 ： kgm-3或 kgL-1） 2.1.2 難 揮 發(fā) 非 電 解 質(zhì) 稀 溶 液 的 依 數(shù) 性 當(dāng) 溶

4、液 的 濃 度 較 稀 時(shí) ， “ 蒸 汽 壓 降 低 ” 、“ 沸 點(diǎn) 升 高 ” 、 “ 凝 固 點(diǎn) 降 低 ” 、 “ 滲 透 壓 ”的 數(shù) 值 僅 與 溶 液 中 溶 質(zhì) 的 質(zhì) 點(diǎn) 數(shù) 有 關(guān) ， 而 與溶 質(zhì) 的 特 性 無(wú) 關(guān) 。 糖 水 V增 大 ,純 水 V減 小同 時(shí) 把 純 水 和 糖 水放 入 一 密 閉 空 間 蒸 汽 壓 下 降原 因 ： 難 揮 發(fā) 的 糖 分 子 占 據(jù) 溶 液 的 部 分 表 面 ，減 少 了 單 位 時(shí) 間 內(nèi) 從 溶 液 中 逸 出 的 溶 劑 分 子數(shù) 目 。 糖 水 表 面P 純 水 表 面POgH2鐘 罩 內(nèi) 的 溶 劑溶 液 PP

5、1 . 溶 液 的 蒸 汽 壓 降 低 拉 烏 爾 定 律 在 一 定 溫 度 下 ， 稀 溶 液 的 蒸 汽 壓 p1等 于 純?nèi)?劑 的 蒸 汽 壓 p1*乘 以 溶 劑 的 摩 爾 分 數(shù) x1。* 1 1 1p p x 因 溶 質(zhì) 所 引 起 的 溶 劑 蒸 汽 壓 降 低 值 為 X2為 溶 質(zhì) 的 摩 爾 分 數(shù)* * *1 1 1 1 1 2(1 )p p p x p x 溶 劑 蒸 氣 壓 的 降 低 值 與 溶 質(zhì) 在 溶 液 中 的 摩 爾 分 數(shù) 成 正 比 。 2*1 1 22* 1 21 1 2mp p Mx m mp M M *1 1 2 2 2 12*1 1 2

6、1 1 2p p n n mMxp n n n mM 當(dāng) 溶 液 很 稀 時(shí) , n2 n1 ,則 根 據(jù) 拉 烏 爾 定 律 計(jì) 算 溶 質(zhì) 的 摩 爾 質(zhì)量 設(shè) 某 溶 液 由 摩 爾 質(zhì) 量為 M1、 質(zhì) 量 為 m1的 溶 劑和 摩 爾 質(zhì) 量 為 M2、 質(zhì) 量為 m2的 溶 質(zhì) 組 成 ， 則 ： 理 想 溶 液 中 ， A-A、 B-B以 及 A-B分 子 間 的 作 用 力彼 此 相 等 ， 當(dāng) 混 合 時(shí) ， 沒(méi) 有 熱 效 應(yīng) 也 沒(méi) 有 體 積 變 化 。 如 ： 甲 醇 和 乙 醇 ； 苯 和 甲 苯 雙 液 系 （ 溶 質(zhì) 和 溶 劑 都 是 揮 發(fā) 性 的 ） ：

7、溶 液 的 蒸氣 壓 等 于 兩 組 分 的 蒸 氣 壓 之 和 。 溶 劑 和 溶 質(zhì) 在 任 何 比 例 下 （ 即 全 濃 度 范 圍 ） 都 能遵 守 拉 烏 爾 定 律 ， 則 這 種 溶 液 稱 為 理 想 溶 液 。 解 ： 18/1000/114 /11423337.14 2 2 M MM2=324 例 293K時(shí) 水 的 蒸 氣 壓 為 2333Pa， 將 114g蔗 糖 溶 于1000g水 中 ， 溶 液 的 蒸 汽 壓 降 低 了 14.7Pa， 試 求 蔗 糖 的 摩爾 質(zhì) 量 。 2*1 1 22* 1 21 1 2mp p Mx m mp M M 稀 溶 液 凝 固

8、 點(diǎn) 下 降 和 沸 點(diǎn) 升 高 示 意 圖 AB A BC p T溶 液 純 溶 劑固 態(tài) 純 溶 劑 Tf TbTf* Tb*pO 難 揮 發(fā) 非 電 解 質(zhì) 稀 溶 液 的 沸 點(diǎn) 升 高 Tb和溶 液 的 質(zhì) 量 摩 爾 濃 度 （ bB） 成 正 比 。 2. 沸 點(diǎn) 升 高 Tb = KbbB 溶 劑 的 沸 點(diǎn) 升 高 常 數(shù)（ Kkgmol-1）溶 質(zhì) 的 質(zhì) 量 摩 爾 濃 度 難 揮 發(fā) 非 電 解 質(zhì) 稀 溶 液 的 凝 固 點(diǎn) 降 低 Tf和 溶 液 的 質(zhì) 量 摩 爾 濃 度 （ bB） 成 正 比 。 3 . 凝 固 點(diǎn) 降 低 Tf = KfbB 溶 劑 的 凝

9、固 點(diǎn) 降 低 常 數(shù)（ Kkgmol-1）溶 質(zhì) 的 質(zhì) 量 摩 爾 濃 度 例 ： 如 果 30g水 中 含 甘 油 （ C3H8O3） 1.5g,求 算 溶 液 的 沸 點(diǎn) 。 已 知 ： 甘 油 的 沸 點(diǎn) 升 高 常 數(shù) 為 0.52KKgmol-1).(54.01000/30 92/5.1 1 383 Kgmolb OHC沸 點(diǎn) 上 升 ： Tb= Kb b = 0.52 0.54 = 0.28(K)溶 液 的 沸 點(diǎn) : Tb=373.15+0.28=373.43(K)解 ： 先 計(jì) 算 溶 液 的 質(zhì) 量 摩 爾 濃 度 ， 甘 油 的 摩 爾 質(zhì) 量 已 知 為 92 半 透

10、 膜 兩 邊 的 水 位 差 所 表示 的 靜 壓 即 溶 液 的 滲 透 壓 。滲 透 壓 是 為 了 阻 止 溶 劑 分子 滲 透 而 必 須 在 溶 液 上 方所 需 要 施 加 的 最 小 額 外 壓力 。4. 滲 透 壓溶 液 半 透膜 純 水顯 示 滲 透 壓 現(xiàn) 象 的 簡(jiǎn) 單 裝 置 V = nRT = cRT ： 滲 透 壓 c： 溶 質(zhì) 的 濃 度V： 溶 液 體 積 R： 摩 爾 氣 體 常 數(shù)n： 溶 質(zhì) 的 物 質(zhì) 的 量T： 熱 力 學(xué) 溫 度溶 液 半 透膜 純 水顯 示 滲 透 壓 現(xiàn) 象 的 簡(jiǎn) 單 裝 置 細(xì) 胞 間 液 細(xì) 胞 壁 細(xì) 胞 內(nèi) 液 滲 透

11、壓 作 用 ：細(xì) 胞 從 細(xì) 胞 間 液 吸 收 水分大 量 失 水 ： 補(bǔ) 充 鹽 水 紅 細(xì) 胞 在 不 同 濃 度 的 NaCl溶 液 中 的 形 態(tài) (c)在 3gL -1NaCl溶 液 中脹 大 破 裂 溶 血 (a)在 9gL-1NaCl溶 液 中形 態(tài) 基 本 不 變(b)在 15gL-1NaCl溶 液 中皺 縮 直 至 栓 塞 反 滲 透 ： 在 濃 溶 液 一 側(cè) 增 加 較 大 的 壓 力 可 使 溶 劑 進(jìn) 入稀 溶 液 （ 或 溶 劑 ） 。 P 依 此 可 實(shí) 現(xiàn) 溶 液 的 濃 縮 和 海 水 的 淡化 。 滲 透 反 滲 透 由 一 種 或 幾 種 物 質(zhì) 分 散

12、 到 另 一 種 物 質(zhì) 中所 組 成 的 系 統(tǒng) 叫 分 散 系 統(tǒng) 。 其 中 被 分 散 的 物質(zhì) 叫 分 散 質(zhì) ， 起 分 散 作 用 的 物 質(zhì) 叫 分 散 劑 。 細(xì) 小 的 水 滴 分 散 在空 氣 中 形 成 的 云 霧 各 種 金 屬 化 合 物 分散 在 巖 石 中 形 成 的礦 石CO 2分 散 在 水 中形 成 的 汽 水 2 .2 分 散 系 統(tǒng) 分 散 系 統(tǒng) 分 子 或 離 子 分 散 系 統(tǒng)（ 粒 子 半 徑 d 1nm）粗 分 散 系 統(tǒng)（ d 1 m）膠 體 分 散 系 統(tǒng)(1nm d 1 m) 真 溶 液 2.2.1 溶 膠 的 制 備1.分 散 法 研

13、 磨 法 超 聲 波 法 膠 溶 法 電 弧 法 物 理 凝 聚 法化 學(xué) 凝 聚 法 2.凝 聚 法 2.2.2 溶 膠 的 性 質(zhì)動(dòng) 力 性 質(zhì) 布 朗 運(yùn) 動(dòng)光 學(xué) 性 質(zhì) 丁 鐸 爾 效 應(yīng)電 學(xué) 性 質(zhì) 電 滲電 泳 在 超 顯 微 鏡 下 觀 察 膠 體 溶 液 ， 可 以 看 到 膠 體 的 顆 粒 不 斷地 做 無(wú) 規(guī) 則 的 運(yùn) 動(dòng) 布 朗 運(yùn) 動(dòng) 。布 朗 運(yùn) 動(dòng) 示 意 圖 1827年 ， 英 國(guó) 植 物 學(xué)家 布 朗 觀 察 水 中 懸 浮的 花 粉 ， 首 次 發(fā) 現(xiàn) 了此 現(xiàn) 象 。布 朗 運(yùn) 動(dòng) 丁 鐸 爾 效 應(yīng) 一 束 會(huì) 聚 的 強(qiáng) 光 膠 體 垂 直 方

14、向 看 到 一條 發(fā) 亮 的 光 柱 ， 這 是 由 于 膠 體 離 子 對(duì) 光 的散 射 而 形 成 的 。 光 線 射 到 分 散 相 顆 粒 時(shí) ， 可 發(fā) 生 兩 種 情 況 ： A: ， 發(fā) 生 反 射 或 折 射 ； B： ， 發(fā) 生 散 射 ； 發(fā) 生 散 射 時(shí) ,光 波 繞 過(guò) 粒 子 向 各 個(gè) 方 向 散射 ,散 射 光 又 稱 為 乳 光 。 發(fā) 光 點(diǎn) ， 既 不 是 溶 膠 粒 子 本 身 ， 也 不 是粒 子 反 射 的 光 ， 而 是 粒 子 所 散 射 的 可 見(jiàn) 光 。丁 鐸 爾 效 應(yīng) 丁 鐸 爾 效 應(yīng) 電 泳 裝 置 示 意 圖 電 泳通 電 后 Fe

15、(OH) 3 溶 膠NaCl 溶 液 電 泳 : 在 電 場(chǎng) 中 ,分 散 相 顆 粒 在 分 散 劑 中 的 定 向 移 動(dòng) 。帶 正 電 荷 移 向 陰 極帶 負(fù) 電 荷 移 向 陽(yáng) 極為 什 么 有 這 種 現(xiàn) 象 ？ 電 泳 現(xiàn) 象 說(shuō) 明 Fe（ OH） 3粒 子 是 帶 電 的 ， 而 且 帶 正電 荷 。 根 據(jù) 膠 粒 電 泳 時(shí) 移 動(dòng) 的 方 向 ， 可 確 定 所 帶 電 荷的 種 類 。 溶 膠 在 電 場(chǎng) 作 用 下 ， 使 固 體 膠 粒 不 動(dòng)而 使 液 體 介 質(zhì) 在 電 場(chǎng) 中 發(fā) 生 定 向 移 動(dòng) 現(xiàn) 象 。電 滲 2.2.3 雙 電 層 和 電 動(dòng) 電

16、勢(shì)雙 電 層 : 固 體 帶 一 種 電 荷 ， 液 體 帶 相 反 的 電 荷 。固 體 帶 電 的 原 因 ： 固 體 從 溶 液 中 選 擇 性 地 吸 附 了 某 種 離 子 ， 使固 體 表 面 帶 電 ， 而 液 體 帶 相 反 的 電 荷 。 固 體 表 面 的 分 子 受 到 水 分 子 （ 或 介 質(zhì) ） 的 作用 使 固 體 表 面 離 子 進(jìn) 入 溶 液 ， 從 而 固 液 兩 相 帶不 同 符 號(hào) 的 電 荷 。 BAa 平 板 型 雙 電 層 示 意 圖 擴(kuò) 散 雙 電 層 示 意 圖 BAa擴(kuò) 散 雙 電 層 示 意 圖 靜 電 吸 引 作 用 和 熱 運(yùn) 動(dòng) 與

17、固 體 表 面 離 子 電 荷 相 反 的 離子 （ 反 離 子 ） 只 有 一 部 分 緊 密 排 列在 固 體 表 面 上 ， 電 泳 時(shí) 與 固 體 一 起移 動(dòng) ， 這 部 分 反 離 子 與 膠 粒 表 面 離子 形 成 的 帶 電 層 稱 為 緊 密 層 或 吸 附層 。 另 一 部 分 反 離 子 與 固 體 表 面的 距 離 從 緊 密 層 一 直 擴(kuò) 散 到 溶 液本 體 中 ， 離 固 體 愈 近 濃 度 愈 高 ，形 成 電 荷 符 號(hào) 與 吸 附 層 電 荷 相 反的 擴(kuò) 散 層 。 由 吸 附 層 和 擴(kuò) 散 層 形 成 的 電性 相 反 的 電 層 叫 雙 電 層

18、或 擴(kuò) 散 雙 電 層 。 2.2.4 溶 膠 粒 子 的 結(jié) 構(gòu) 膠 團(tuán) (AgI)mI- I-I-I- I-I-I-I-I- I- I- K+K+K+K+ K+K+K+ K+K+K+ K+ K+ (AgI)m nI- (n - x)K+x- xK+膠 核 吸 附 離 子 緊 密 層 擴(kuò) 散 層膠 粒 膠 團(tuán)以 AgNO3和 KI混 合 溶 液 混 合 制 備 AgI溶 膠 ， 制 備 時(shí) KI過(guò) 量 ： (AgI)mAg+NO3- Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+ Ag+Ag+ Ag+Ag+NO3-NO3-NO3-NO3-NO3-NO3-NO3- NO3- NO3- NO3-NO3-(

19、AgI)m nAg+ (n - x) NO3- x+ x NO3- 以 AgNO3和 KI混 合 溶 液 混 合 制 備 AgI溶 膠 ， 制 備 時(shí) AgNO3過(guò) 量 ： 膠 粒 帶 正 電 荷 的 膠 體 叫 正 溶 膠 ；膠 粒 帶 負(fù) 電 荷 的 膠 體 叫 負(fù) 溶 膠 ；由 兩 性 物 質(zhì) 組 成 的 膠 體 叫 兩 性 膠 體 。例 ： Al(OH)3的 電 荷 狀 態(tài) 與 溶 液 的 pH值 有 關(guān) 。 2 .2 .5 溶 膠 的 穩(wěn) 定 性 和 聚 沉 作 用聚 結(jié) 不 穩(wěn) 定性動(dòng) 力 學(xué) 穩(wěn) 定性 多 相 分 散 體 系 :顆 粒 小 、分 散 度 大 ， 表 面 積 大 ，

20、 表面 能 巨 大 ， 在 熱 力 學(xué) 上 不穩(wěn) 定 ， 有 自 動(dòng) 聚 結(jié) 的 趨 勢(shì)膠 粒 帶 電 荷膠 粒 的 布 朗 運(yùn) 動(dòng) 劇烈水 化 作 用穩(wěn) 定 性 1. 電 解 質(zhì) 對(duì) 溶 膠 聚 沉 作 用 的 影 響溶 膠 的 聚 沉聚 沉 ： 使 膠 粒 聚 集 成 較 大 的 顆 粒 而 沉 降 的 過(guò) 程 常 用 聚 沉 值 來(lái) 衡 量 不 同 電 解 質(zhì) 的 聚 沉 能 力 。 聚 沉 值 ： 使 一 定 量 膠 體 在 一 定 時(shí) 間 內(nèi) 開(kāi) 始 聚 沉 所需 電 解 質(zhì) 的 最 小 濃 度 。聚 沉 值 越 小 ， 聚 沉 能 力 越 強(qiáng) 。 溶 膠 的 聚 沉(1) 反 離

21、子 價(jià) 態(tài) 越 高 ， 聚 沉 能 力 越 強(qiáng)對(duì) KI過(guò) 量 形 成 的 AgI膠 體 ， 下 列 電 解 質(zhì) 的 聚 沉 能力 的 次 序 為 ： FeCl3 MgCl2 NaCl(2) 價(jià) 態(tài) 相 同 的 離 子 ， 水 合 離 子 半 徑 愈 小 ， 聚 沉 能 力愈 強(qiáng) 堿 金 屬 硝 酸 鹽 對(duì) 負(fù) 溶 膠 的 聚 沉 能 力 的 次 序 為 ： Cs + Rb+ K+ Na+ Li+ 2. 膠 體 的 相 互 聚 沉 兩 種 帶 相 反 電 荷 的 膠 體 以 適 當(dāng) 比 例 相 互 混 合 ， 也 能聚 沉 。 Al(OH)3膠 體 凈 水 作 用 3. 加 熱 使 膠 體 聚

22、沉 通 過(guò) 加 熱 ， 使 膠 體 溫 度 升 高 ， 增 大 膠 體 粒 子 的 運(yùn) 動(dòng)速 度 ， 加 大 相 互 碰 撞 機(jī) 會(huì) ， 使 膠 體 容 易 聚 沉 。 加 入 大 分 子 化 合 物 可 以 提 高 膠 體 的 穩(wěn) 定 性 。 原 因 ： 高 分 子 體 積 大 ， 多 呈 卷曲 的 鏈 狀 ， 易 吸 附 在 膠 體 的 表面 ， 包 住 膠 粒 . 例 如 照 相 底 片 上 AgBr膠 體 ，就 用 動(dòng) 物 膠 保 護(hù) 。 保 護(hù) 作 用 溶 膠 的 保 護(hù)大 （ 高 ） 分 子 化 合 物 ： 相 對(duì) 分 子 質(zhì) 量 大 于 104以 上 的物 質(zhì) ， 如 蛋 白 質(zhì)

23、 、 淀 粉 、 聚 氯 乙 烯 。 敏 化 作 用 ： 明 顯 地 破 壞 溶 膠 的 穩(wěn) 定 性 ， 或 者雖 然 溶 膠 沒(méi) 有 直 接 立 即 聚 沉 ， 但 卻 使 電 解 質(zhì)的 聚 沉 值 顯 著 變 小 。絮 凝 作 用 ： 直 接 導(dǎo) 致 溶 膠 聚 集 而 逐 步 下 沉 。 溶 液 的 表 示 方 法質(zhì) 量 摩 爾 濃 度 bB（ mB）2 摩 爾 比 rB4 物 質(zhì) 的 量 濃 度 CB31 摩 爾 分 數(shù) xB3 質(zhì) 量 濃 度 B35 小 結(jié) 小 結(jié) 蒸 氣 壓 下 降 : * 沸 點(diǎn) 上 升 : Tb.p= Kb.p bB 凝 固 點(diǎn) 下 降 : Tf.p = Kf.p bB 滲 透 壓 : = cRT 小 結(jié)溶 膠 的 性 質(zhì)動(dòng) 力 性 質(zhì) 布 朗 運(yùn) 動(dòng)光 學(xué) 性 質(zhì) 丁 鐸 爾 效 應(yīng)電 學(xué) 性 質(zhì) 電 滲電 泳 小 結(jié)溶 膠 粒 子 的 結(jié) 構(gòu) ： 膠 團(tuán) 溶 膠 的 穩(wěn) 定 性 和 聚 沉 作 用 ：溶 膠 的 聚 沉 ：1. 電 解 質(zhì) 對(duì) 溶 膠 聚 沉 作 用 的 影 響2. 膠 體 的 相 互 聚 沉3. 加 熱 使 膠 體 聚 沉