基础化学
第二章 气体和分散系统
能力目标：
1.能够应用稀溶液的依数性求物质的摩尔质量。
2.能正确地选择和使用表面活性物质。 3.能写出胶团结构的表达式，能破坏溶胶稳定性，使 之聚沉。
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第二章 气体和分散系统
第一节
稀溶液的依数性
一、溶液组成及表示法
溶液的一般概念 凡两种以上的物质混和形成的均匀稳定的分散体系称为溶液。 有气体溶液、固体溶液、液体溶液等。 溶液多指液体溶液，通常分为电解质溶液、非电解质溶液。
HLB值范围 主要用途 HLB值范围 主要用途
1～3
消泡剂
12～15
润湿剂
3～6
油包水型（W/O）乳 化剂 水包油型（O/W）乳 化剂
13～15
洗涤剂
8～18
15～18
增溶剂
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四、固体的表面吸附
物理吸附与化学吸附
物理吸附 吸附作用力 吸附选择性 吸附速度 分子间力 无选择性 快，不需活化能 化学吸附 化学键力 有选择性 较慢，需活化能
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第二章 气体和分散系统
二、稀溶液的依数性 溶液的某些性质只与溶液的浓度有关，而与溶质的本性无关。 这些性质包括：蒸气压下降、沸点升高、凝固点下降及渗透压 增大等，适用于难挥发非电解质稀溶液。 2.1 蒸气压下降
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第二章 气体和分散系统
实验测定25C时，
0.5 mol /kg 糖水的蒸气压为: p (H2O) = 3135.7 Pa； 1.0 mol/ kg糖水的蒸气压为: p (H2O) = 3107.7 Pa。
c RT c T
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表面活性物质： 表面活性物质由极性的亲水基团和非极性的疏水基团共同组 成，具有两亲特性，其亲水作用使分子的极性端进入水中。
类别
离 子 型 表 面 活 性 剂 阴离子型 阳离子型 两性型
实例
羧酸盐RCOOM+，硫酸酯盐ROSO3M+， 磺酸盐RSOM+，磷酸酯盐ROPOM+ 伯胺盐RNHX，季胺盐RN+(CH3) 3X 吡啶盐
一、比表面
表面现象：肥皂水的起泡，微小液滴的蒸发。 用来衡量多相分散体系的分散程度，即单位体积或单位质 量的物质所具有的表面积。
As Sv V
As Sm m
提示： 1g水若成为一个球状水滴时，其球面积为4.84×10-4m2。若 把它分散成直径为10-9m的微小质点时，总表面积为6000m2，是 原有表面积的100多万倍。因此，当体系的分散程度很高时，表 面现象不能忽略。
2.4 溶液的渗透压
1、渗透现象
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2、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。
3、渗透现象产生的条件
半透膜：可以允许溶剂分子自由通过而不允许溶质分子通过。 浓度差：溶剂透过半透膜进入溶液的趋向取决于溶液浓度的大 小，溶液浓度差大，渗透趋向大。
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4、溶液的渗透压的计算 Van’t Hoff (范特霍夫)公式：
cRT nB RT
与理想气体方程
PV nRT 无本质联系。
：渗透压，kPa
V：溶液体积 ，L R：气体常数 R = 8.314 J · -1 · -1 mol K nB：溶质物质的量 c：物质的量浓度，mol/L T：温度，K
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对于电解质溶液
icRT inB RT
i为一分子电解质离解生成的离子个数。 NaCl，i≈2
CaCl2，i≈3
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第二章 气体和分散系统
5、渗透压在医学上的应用
A 毫渗摩尔浓度（渗透浓度）
溶液中能产生渗透效应的各种物质质点的总浓度，以mmol/L 或（mOsm/L)来计算渗透压单位。
① 给患者输液的浓度 ② 植物的生长 ③ 人的营养循环
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依数性小结
结论： 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。
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例：已知20º C时水的蒸气压为2333Pa，将17.1g某易溶难挥发非 电解质溶于100g水中，溶液的蒸气压为2312Pa，试计算该物质 摩尔质量。 解：设该物质的摩尔质量为M，则其物质的量nB=17.1/M (mol); 溶剂水的物质的量nA=100/18（mol); 所以：xB=nB/(nA+nB)
或
n m
或
kp n
kc
n
(2)单分子层吸附理论
bp 1 bp
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第五节
胶
体
一、分散体系的分类：
分散系统是指一种或几种物质分散在另一种物质中形成的体系。
分散系 统 分子分 散 胶体分 散 粒子线度 实 例 主要特征
<10-9m
乙醇的水溶液、 空气 AgI或Al（OH）3
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二、表面张力
垂直作用于表面上单位长度线段上的表面收缩力。其作用 结果使液体表面积缩小，其方向对于平液面是沿着液面并与液 面平行，对于弯曲液面则与液面相切。
F 2L
表面张力实验示意图
表面张力与物质的本性和与所接触相的性质有关：分子间 的相互作用力或化学键力越大，表面张力越大。表面张力随温 度的升高而降低。表面张力一般随压力增加而下降。
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三、溶液的表面吸附
溶液的表面张力： I：无机盐、非挥发性的酸或碱以及蔗糖、甘露醇等多羟 基有机物； Ⅱ：短链醇、醛、酮、酸和胺等有机物； Ⅲ：碳原子数为八个以上的直长链有机酸碱金属盐、磺酸 盐、硫酸盐和苯磺酸盐等。
第三类物质，分子中的非极性基团 比第二类的要大，只需少量这样的物质， 溶液的表面张力就会显著降低，这类物 质称做表面活性剂。
p p* p 2333 2312 21Pa ∵
p p* xB A
∴
M 342g / m ol
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例: 已知烟草中的有害成分尼古丁的实验式是C5H7N，将496mg尼古 丁溶于10.0g水中，所得溶液在105Pa下沸点100.17º C，求尼古 丁的摩尔质量。已知Kb=0.51K.Kg.mol-1
压强
纯溶剂
C1
水的饱和蒸气压:p (H2O) = 3167.7 Pa；
C2
C2>C1
温度
结论： 溶液的蒸气压比纯溶剂低，溶液浓度越大， 蒸气压下降越多。
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第二章 气体和分散系统 纯溶剂
压强
C1
p0
Δp
p1
t 稀溶液的蒸气压下降
温度
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拉乌尔定律（1887年，法国物理学家）
在一定温度下，难挥发非电解质稀溶液的蒸气压等于纯溶剂的蒸气 压乘以溶剂的摩尔分数。
pA p x A
* A
设溶剂的摩尔分数为XA，溶质的摩尔分数为XB
p p * p A p * 1 x A p * x B A A A
Δp: 纯溶剂蒸气压 与稀溶液蒸气压之差
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第二章
气体和分散系统
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第二章 气体和分散系统
1 3
教学基本要求
2 3 3
第一节 稀溶液的依数性
第二节 表面化学
4
第三节 胶体
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教学基本要求
1.掌握稀溶液的蒸汽压、沸点、凝固点和渗透压这些 依数性的变化规律，以及溶液组成的各种表示方法。
2.掌握表面活性物质的定义，了解其应用。 3.掌握胶体的基本特征，了解胶体的基本性质。
解：Tb 100.17 100 0.17℃
kb 0.51
Tb kb bB
得到
bB 0.33mol/ kg
0.496 10 49.6 )( ) 尼古丁摩尔质量为M，则bB ( M 1000 M
M 150g / mol
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第二节
表面化学
2.3 溶液的凝固点下降
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。
Tf K f bB
Kf：溶剂凝固点降低常数K.Kg/mol ； bB：溶质的质量摩尔浓度mol / kg 。
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氨基酸型RN+CH2CH2COO 甜菜碱型RN+（CH3）2CH2COO
聚氧乙烯醚RO(CH2CH2O)nH 聚氧乙烯酯RCOO(CH2CH2O)nH 多元醇酯型RCOOCH2C(CH2CH2O)
非离子型表面活性剂
3
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第二章 气体和分散系统
表面活性物质的HLB值： 亲水亲油平衡值HLB表示表面活性物质的亲水性和亲油性 的相对强弱。HLB值越大，其亲水性越强，HLB值越小，其亲水 性越弱，亲油性越强。
溶液表面张力与浓度的关系
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第二章 气体和分散系统
吉布斯吸附等温式： (1)若＜0，则＞0。即表面张力随着溶质的加入而降低者，为 正值，是正吸附，此时溶质浓度表面层高于体相，例如表面活性 剂。 (2)若＞0，则＜0。溶液的表面张力随着溶质的加入而升高时， 为负值，是负吸附。此时表面层中溶质浓度低于体相中溶质的浓 度，表面惰性物质即属于这种情况。