9-溶液

下页退出无机化学返回第9章溶液Chapter9Solutions下页退出上页基本内容和重点要求返回重点要求掌握掌握溶液浓度的几种表示方法理解和掌握非电介质稀溶液的蒸气压下降、沸点升高、凝固点下降、渗透压等依数性，了解溶胶的制备和性质9.1溶液9.2非电解质稀溶液的依数性9.3溶胶下页退出上页9.1溶液9.1.1溶液浓度的表示法9.1.2溶解度原理9.1.3分配定律下页退出上页9.1.1溶液浓度的表示法一种物质以分子、原子或离子状态分散于另一种物质中所构成的均匀而稳定的体系叫做溶液。非水溶液、气态溶液、固体溶液。溶剂，溶质。溶剂和溶质形成溶液的过程表现出化学反应的某些特征：放热、吸热、体积、缩小、体积增加。溶解过程是一个物理化学过程。溶解过程：①溶质分子或离子的离散过程②溶剂化过程溶液的形成伴随随能量、体积、颜色的变化。下页退出上页溶液浓度的表示方法(1)质量摩尔浓度(mol/kg)溶剂的质量的物质的量溶质BmB混合物体积的物质的量溶质BVnCBB总nnxBB溶液溶质mmB总VVBB(2)物质的量浓度(mol·dm-3)(3)质量分数(4)摩尔分数(5)体积分数下页退出上页9.1.2溶解度原理相似相溶：溶质和溶剂在结构或极性上相似，彼此可以互溶。液-液相溶，醇在水中的溶解；固-液溶解，NaCl和Br2在CCl4的溶解，熔沸点低溶解度大，表9-2；气-液溶解，HX和稀有气体水中溶解。（1）温度的影响：如图9-1A(固体)+B(溶剂)↔溶液ΔrH0温度升高溶解度增加；A(固体)+B(溶剂)↔溶液ΔrH0温度升高溶解度下降。一般气体溶于液体ΔrH0，因而气体溶解度随温度的升高而降低。溶液中所含的溶质超过它的溶解度,此溶液称为过饱和溶液。（2）压强的影响—Henry定律：在中等压强时，气体的溶解度与溶液上面气相中该气体分压成正比，即：Ci=Kpi（表9-3）。下页退出上页9.1.3分配定律一定温度下，一种溶质分配在互不相溶的两种溶剂中的浓度比值为一常数，这就是分配定律。K=CBα/CBβ。利用分配定律提取或纯化物质的过程叫做抽提或萃取。为了提高分离效果常用少量萃取剂进行多次萃取。设体积为Vα溶液（α相）中含有溶质质量为m0，用另一种与α互不相溶的溶剂（β相，萃取剂）进行多次萃取，每次用量为Vβ。令m1为经过一次萃取溶液（α相）内剩余溶质量。可证明n次萃取后，原溶液中剩余溶质的量为mn一定量的萃取剂多次、少量式萃取的效果较高。mn=m0()KVKV+Vn下页退出上页9.2非电解质稀溶液的依数性9.2.1蒸汽压下降9.2.3凝固点下降9.2.2沸点升高9.2.4渗透压9.2.5依数性的应用下页退出上页9.2.1蒸汽压下降稀溶液的某些性质主要取决于其中所含溶质粒子的数目而与溶质本身性质无关。稀溶液的这些性质叫做依数性。稀溶液的依数性包括溶液的蒸气压下降、沸点升高、凝固点（冰点）下降和渗透压。RaoultLaw(1887年，法国物理学家)：“一定温度下，稀溶液蒸气压等于纯溶剂的蒸汽压与溶剂摩尔分数的乘积”。“在一定温度下，难挥发非电解质稀溶液的蒸汽压下降值和溶质的摩尔分数成正比”。p=pA0xA或Δp=pA0xB对水溶液：Δp=pA0m/55.51=KmRaoult定律只适用于非电解质稀溶液。并假设溶质是非挥发性的。若溶质、溶剂都有挥发性，但两者能组成理想溶液，Raoult定律同样适用。理想溶液：PA=pA0xA，pB=pB0xB，p=pA+pB下页退出上页9.2.2沸点升高沸点：液体的沸点是指其蒸气压等于外界大气压力时的温度。溶液的蒸气压总是低于纯溶剂的蒸气压；溶液的沸点升高Tb*为纯溶剂的沸点；Tb为溶液的沸点mKTbbKb：溶剂沸点上升常数，决定于溶剂的本性，与溶剂的摩尔质量、沸点、汽化热有关。Kb：也是溶液的质量摩尔浓度m=1mol·kg-1时的溶液沸点升高值。下页退出上页9.2.3凝固点下降凝固点：在标准状况下，纯液体蒸气压和它的固相蒸气压相等时的温度为该液体的凝固点。溶液蒸气压总是低于纯溶剂的蒸气压，溶液凝固点会下降mKTffKf：溶剂凝固点降低系数；m：溶质的质量摩尔浓度。凝固点下降原理的应用。图9-3溶液凝固点下降下页退出上页9.2.4渗透压半透膜：可允许溶剂分子自由通过而不允许溶质分子通过,溶剂透过半透膜进入溶液的趋向取决于溶液浓度的大小，溶液浓度大，渗透趋向大。溶液的渗透压：由于半透膜两边的溶液单位体积内水分子数目不同而引起稀溶液溶剂分子渗透到浓溶液中的倾向。为了阻止发生渗透所需施加的压力，叫溶液的渗透压。渗透压平衡与生命过程的密切关系：①给患者输液的浓度；②植物的生长；③人的营养循环。下页退出上页Van’tHoff(范特霍夫)nRTVmRTcRT蒸气压下降，沸点上升，凝固点下降，渗透压都是难挥发的非电解质稀溶液的通性；它们只与溶剂的本性和溶液的浓度有关，而与溶质的本性无关。与理想气体方程无本质联系。：渗透压；V：溶液体积；R：气体常数；n：溶质物质的量；c：体积摩尔浓度；T：温度；R=8.388J·mol-1·K-1下页退出上页9.2.5依数性的应用(1)测定分子的摩尔质量：例9-8：1dm3溶液中含5.0g的马的血红素，在298K时测得溶液的渗透压为1.82×102Pa，求马的血红素的摩尔质量。解：π=cRT，c=π/RT=1.82×102/(8.31×298)=7.3×10-5moldm-3因此马的血红素的摩尔质量为：c=nB/V=mB/MVM=mB/Vc=5.0/7.3×10-5=6.8×104(gmol-1)(2)制作防冻剂和致冷剂：例9-9：为防止汽车水箱在寒冬季节冻裂，需使水的冰点下降到253Ｋ，即ΔTf=20.0K，应在每1000g水中加入多少克甘油？[甘油的分子式为C3H8O3，M(C3H8O3)＝92gmol-1]解：ΔTf=Kfm，m=ΔTf/Kf=20/1.86=10.75(molkg-1)因此，1000g水中应加10.75mol甘油，其质量为：10.75(mol)×92gmol-1=989g，应加入甘油989克(3)配制等渗输液下页退出上页9.3溶胶9.3.1分散体系9.3.2溶胶9.3.3溶胶的聚沉和稳定性9.3.4高分子溶胶下页退出上页9.3.1分散体系一种物质以极小的颗粒（分散质）分散在另一种物质（分散介质）中所组成的体系分子分散体系1nm胶态分散体系1nm-1m粗分散体系1m-100m纳米体系分散相分散介质通称举例气液泡沫肥皂及灭火泡沫液液乳状液牛奶及含水原油固液溶胶及悬浮液银溶胶、油墨、泥浆、钻井液气固固体泡沫沸石、泡沫玻璃、泡沫金属液固珍珠固固家颜料的塑料液气气溶胶雾固气悬浮体烟、尘、沙尘暴下页退出上页9.3.2溶胶溶胶的制备和净化(1)制备分散法⑴研磨法；⑵超声波法；⑶电弧法；⑷胶溶法凝聚法(2)净化⑴透析法；⑵超过透析法溶胶的稳定性溶胶是不溶性物质的多分子聚集物在介质中所成的分散体系，胶粒具有很大的表面积，有聚集成更大颗粒的倾向，不是真正的稳定体系。胶粒的布朗运动、带有相同电荷和离子的水化层是胶体稳定的重要因素。下页退出上页溶胶的光学性质丁达尔效应即：光照射在溶胶上，可在垂直光束的方向能看到明亮的光柱。丁达尔现象起源于光的散射，与光的波长和物质颗粒的大小有关。溶胶的电泳和粒子结构（1）电泳：在电场作用下，带电质点在介质中的移动（2）粒子的结构下页退出上页9.3.3溶胶的聚沉和稳定性（1）电解质对聚沉的影响少量电解质的存在对溶胶起稳定作用；过量电解质的存在对溶胶起破坏作用(聚沉)。使一定量溶胶在一定时间内完全聚沉所需最小电解质的物质的量浓度，称为电解质对溶胶的聚沉值。反离子对溶胶的聚沉起主要作用，聚沉值与反离子价数有关：聚沉值比例，即聚沉值与反离子价数的6次方成反比，这叫舒尔采-哈迪规则。（2）电解质混合物的聚沉作用（3）相互聚沉现象（4）溶胶的稳定性下页退出上页9.3.4高分子溶胶由橡胶、动物胶、蛋白质、淀粉等高分子物质溶解在水或其他溶剂中得到的溶液称为高分子溶液。它的某些性质与胶体溶液相似，如颗粒较大、丁达尔效应等。不同之处：高分子溶液是均相体系，一般不带电荷，比溶胶稳定得多，稳定性是由于高度溶剂化，溶解过程是可逆，粘度比溶胶大。在溶胶中加入大分子物质可使溶胶的稳定性增加，称为高分子溶液的保护作用，如墨水。为达到保护胶体的目的，溶液中高分子的数目必须大大超过溶胶粒子的数目。加入少量的高分子溶液，它不仅对胶体不能起保护作用，而且还会降低其稳定性，甚至引起聚沉，这种现象叫做敏化作用。