农业应用化学无机第一章ppt课件.ppt
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1、第一章 溶液与胶体,第一篇 无机化学基础,第一章 溶液与胶体,第四节 胶体,第1章 溶液与胶体,第一节 分散系,第二节 溶液浓度的表示方法,第三节 稀溶液的依数性,第五节 高分子溶液和乳浊液,第一节 分散系,一 分散系的概念,1.体系所要研究的对象。2.环境体系周围与体系有密切关系的部分。,3.分散体系一种或几种物质分散在另一种物质中 所形成的体系4.分散质(相)被分散的物质。5.分散剂(介质)容纳分散质的物质。,6.相体系中化学性质与物理性质完全相同的 任何均匀部分。,分散质,分散介质,第一节 分散系,知识拓展,九种分散系的实例,空气,啤酒泡沫、汽水,泡沫塑料、面包,云、雾,牛奶、酒精的水溶
2、液,烟 、 灰尘,泥水,合金、有色玻璃,珍珠,第一节 分散系,分类体系通常有三种分类方法:,分子分散系胶体分散系粗分散系,按分散质粒子的大小分类:,按分散质和分散剂的聚集状态分类:,气溶胶液溶胶固溶胶,按胶体溶液的稳定性分类:,憎液溶胶亲液溶胶,第一节 分散系,二 分散系的分类,(按分散质颗粒大小分类),1.分子离子分散系:d 1 nm,性质:粒子扩散速度快、能透过滤纸及半透膜,普通显微镜及超显微镜都不能看见。举例: 蔗糖水、食盐,二 分散系的分类,2.胶体分散体系: 1 nm d 100nm,性质:粒子扩散速度慢、能透过滤纸,但不能透过半透膜,普通显微镜不能看见,超显微镜能看见。举例:Fe(
3、OH)3溶胶、淀粉溶液。,第一节 分散系,3.粗分散体系: d 100nm,性质:粒子不扩散,不能透过滤纸及半透膜, 一般显微镜下能看见。,(1)液体分散质分散在液体分散剂中,称为乳浊液, 如牛奶。,(2)固体分散质分散在液体分散剂中,称为悬浊液,如泥浆。,由于粒子大,溶液聚沉,分散质容易从分散剂中分离出来,故粗分散体系是极不稳定的多相系统。,第一节 分散系,第一节 分散系,(一) 物质的量,1 物质的量及其单位 物质的量是表示组成物质的基本单元数目的多少的物理量。物系所含的基本单元数与0.012kgC12的原子数目相等(6.0231023 阿伏加德罗常数NA),则为1mol。,第二节 溶液浓
4、度的表示方法,系统中组成物质的基本组分,可以是分子、离子、电子等及其这些粒子的特定组合。如O2、(H2SO4)、(H2+ O2),2 基本单元,3 摩尔质量 单位物质的量的物质所具有的质量成为该物质的摩尔质量,用符号MB表示,单位是gmol-1。,第二节 溶液浓度的表示方法,1L溶液中所含溶质B的物质的量,称为物质的量浓度用符号cB表示, 即 cB nB/V 式中:n B为物质B的物质的量,SI单位为mol;V为溶液的体积,SI单位为m3。浓度的常用单位为molL1 。,(二) 物质的量浓度,第二节 溶液浓度的表示方法,由于同一体系用不同的基本单元表示物质的量时,其物质的量不同。,因此同一溶液
5、用不同的基本单元表示其浓度时,其浓度也不同。,第二节 溶液浓度的表示方法,例1 100 mL 正常人血清中含 326 mg Na 和165mg ,试计算正常人血清中Na+和 的浓度。解:正常人血清中 Na 的浓度为:,正常人血清中 的浓度为:,指1 kg 溶剂中所含溶质B的物质的量称为溶质B的质量摩尔浓度,符号b(B) ,单位为:mol/kg,A :表示溶剂; B:表示溶质,第二节 溶液浓度的表示方法,(三) 质量摩尔浓度,例2 将 0.27 g KCl 晶体 溶于 100 g 水中,计算溶液中KCl的质量摩尔浓度。解: KCl 的摩尔质量为 74.5 gmol-1。 KCl 的质量摩尔浓度为
6、:,(四) 摩尔分数(xi),在一物系中,某组分B的物质的量n(B)占整个物系的总物质的量的分数称为该物质的摩尔分数,符号x(B) ,量纲为1。,x(A)x(B) = 1,第二节 溶液浓度的表示方法,溶质的质量mB与溶液的体积V之比,称为质量浓度,用符号B表示,其表达式为 BmB/V 单位可用gL1、mgL1、gmL1、ugL1等。,(五)质量浓度,第二节 溶液浓度的表示方法,例3 将 25 g 葡萄糖(C6H12O6)晶体溶于水,配制成 500 mL 葡萄糖溶液,计算此葡萄糖溶液的质量浓度。解:葡萄糖溶液的质量浓度为:,(六) 质量分数,第二节 溶液浓度的表示方法,(1) 某组分i的质量与混
7、合物质量之比,称为该组分i的质量分数,其数学表达式为Wi=mi/m (2)某组分i的分体积与总体积之比,称为该组分i的体积分数,其数学表达式为 i=Vi/V,(七) 体积分数,例4 10克NaCl溶于100克水中,该溶液的质量分数为多少?,几种溶液浓度之间的关系,1. 物质的量浓度与质量分数,2. 物质的量浓度与质量摩尔浓度,若该溶液是稀的水溶液,则在数值上有: c(B) b(B),第二节 溶液浓度的表示方法,溶液的性质,与溶质的本性有关的性质,第一类,第二类,与溶质的本性无关、只与溶液中单位体积的粒子数目有关的性质,溶液的蒸气压下降溶液的沸点升高3. 溶液的凝固点降低4. 溶液的滲透压力,溶
8、液的颜色 、体积、导电性、溶解度等,第三节 稀溶液的依数性,难挥发非电解质稀溶液的某些性质与溶质的性质无关,只取决于其中所含溶质粒子的浓度,稀溶液的这些性质叫做“依数性”。,稀溶液的依数性主要包括: 一、蒸汽压下降 二、沸点升高 三、凝固点降低 四、渗透压,第三节 稀溶液的依数性,气态,固态,液态,蒸发,冷凝,凝固,熔化,凝华,升华,第三节 稀溶液的依数性,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,(亦即饱和蒸气压),一定温度T下,蒸发速度,=,冷凝速度,蒸气饱和,蒸气压,第三节 稀溶液的依数性,液体的蒸汽压随温度的升高而增大,(一)定义: 在同一温度下,
9、溶液的蒸汽压比纯溶剂的蒸汽压低,纯溶剂蒸汽压与溶液蒸汽压的差值叫做溶液的蒸汽压下降。 蒸汽压下降是因为溶剂的部分表面被溶质所占据,在单位时间内从溶液中逸出液面的溶剂分子数相对减少,达平衡时,溶液的蒸汽压必然低与纯溶剂的蒸汽压。,一、溶液的蒸气压下降,第三节 稀溶液的依数性,溶液的蒸汽压下降,第三节 稀溶液的依数性,(二)拉乌尔定律 在一定温度下,难挥发非电解质稀溶液的蒸汽压下降值与溶质的摩尔分数成正比。拉乌尔定律可以表示如下: ppxB 若溶剂为1000g,溶剂中溶质的物质的量就等于该溶液的质量摩尔浓度, 即nB=bB ,所以,对于很稀的溶液来说,上式可以改写为 p K bB,第三节 稀溶液的
10、依数性,PA* - P =K bBP为溶液的蒸汽压,单位为KPa; PA* 为溶剂的蒸汽压,单位为KPa; p为溶液的蒸汽压下降值;bB 为溶质的摩尔质量浓度,单位mol/Kg;K为蒸汽压下降常数,对由溶剂 A 和难挥发非电解质 B 组成的稀溶液: 在稀溶液中 由以上两式,得,(1)植物的抗旱性,是指在环境缺水的情况下能存活的能力。 细胞液可以看作是一种稀溶液。在缺水的情况下,植物体通过一定的机制,选择性吸收环境中的无机盐,改变自身细胞液的浓度(让细胞液的浓度大于环境中水分的浓度),从而调节细胞的渗透压,以防止植物失水(或让植物处于吸水的状态),达到抗旱的目的。,植物与蒸汽压,(2)植物的耐寒
11、性,指当环境温度降低的时候,植物具有防止自身细胞因低温而结冰(被冻伤、冻死)的能力。 细胞液可以看作是一种稀溶液。在温度降低的时候,植物体通过一定的机制,选择性吸收环境中的无机盐,改变自身细胞液的某些无机盐的浓度,让细胞液的凝固点升高(稀溶液的凝固点比纯溶液的凝固点要高!),就不容易结冰(被冻伤)了,故增加了耐寒性。,植物与蒸汽压,蒸气压:与液相处于平衡时的蒸气所具有的压力称为该温度下的饱和蒸气压,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,沸点:饱和蒸气压与大气压相等时
12、的温度,大气压,蒸气压,第三节 稀溶液的依数性,在相同温度下,难挥发非电解质稀溶液的蒸气压总比纯溶剂的低。当温度升高到纯溶剂的沸点时,纯溶剂的蒸气压等于外界压力而沸腾;但溶液的蒸气压则低于外界压力。要使溶液的蒸气压等于外界压力,必须升高温度。这样必然导致溶液的沸点高于纯溶剂的沸点,这种现象称为稀溶液的沸点升高。,二、溶液的沸点升高,第三节 稀溶液的依数性,O,解释:高山上饭煮不熟,式中为bB质量摩尔浓度, Kb为溶的沸点升高常数测定出溶液的沸点升高,可计算出 B 的摩尔质量。,难挥发非电解质稀溶液的沸点升高与溶质B的质量摩尔浓度成正比。,第三节 稀溶液的依数性,TbTb - Tb* =KbbB
13、Tb为溶液的沸点; Tb*为溶剂的沸点,单位为K或; Tb为溶液的沸点升高值;bB 为溶质的摩尔质量浓度,单位mol/Kg; Kb为溶剂的沸点升高常数,单位为Kkgmol-1或kgmol-1,几种溶剂的Tb和Kb,第三节 稀溶液的依数性,例1. 将 1.09g 葡萄糖溶于 20g 水中, 所得溶液的沸点升高了 0.156K, 求葡萄糖的分子量。,和实际分子量 180 相近,解: 先求出m.,第三节 稀溶液的依数性,溶液的凝固点是指一定外压下,固、液两相蒸汽压相等而平衡共存时的温度。水中溶解难挥发非电解质后,溶液的蒸气压下降,也使溶液的凝固点降低。,,,第三节 稀溶液的依数性,三、溶液的凝固点下
14、降,解释:海水不易结冰,难挥发非电解质稀溶液的凝固点降低与溶质B 的质量摩尔浓度成正比。 测量出难挥发非电解质稀溶液的凝固点降低可计算出 B 的摩尔质量。,TfTf* - Tf = KfbBTf为溶液的凝固点; Tf*为溶剂的凝固点,单位为K或; Tf为溶液的凝固点下降值;bB 为溶质的摩尔质量浓度,单位mol/Kg; Kf为溶剂的沸点升高常数,单位为Kkgmol-1或kgmol-1,几种溶剂的Kb和Kf值(Kkgmol-1),第三节 稀溶液的依数性,例2 从尿中提取出一种中性含氮化合物,将 mg纯品溶解在 12 g 蒸馏水中,所得溶液的凝固点比纯水降低了 0.233 K, 试计算此化合物的相
15、对分子质量。 解: 该中性含氮化合物的摩尔质量为:,90,此中性含氮化合物的相对分子质量为:,第三节 稀溶液的依数性,1、渗透现象,水或低浓度溶液,高浓度溶液,半透膜,渗透条件: 具有半透膜 半透膜两边 溶液有浓度 差 。,第三节 稀溶液的依数性,四、溶液的渗透压,1、渗透现象,水或低浓度溶液,高浓度溶液,半透膜,现象:水(或溶剂)分子通过半透膜向高浓度溶液渗透 。,渗透方向,第三节 稀溶液的依数性,四、溶液的渗透压,一、渗透现象和渗透压力,一般解释:低浓度溶液的蒸气压比高浓度的高,P低浓度P高浓度,+P大气,P大气+,大气压,溶液的蒸气压,水的蒸气压,单位体积内水分子的个数越多,扩散的速度越
16、快,因此单位时间内,由外到内的水分子比由内到外的水分子多。,当半透膜里面的压力增大到一定时候,从内向外扩散的水分子数=从外向内扩散的水分子数,此时就达到了渗透平衡,纯水,砝码,活塞,渗透压力():半透膜两边,纯水与溶液产生渗透平衡时,在溶液上所需要增加的压力,称为该溶液的渗透压力,2、渗透压力,渗透压力()=?,二、溶液的渗透压力与浓度及温度的关系,Van,t Hoff定律:, =cBRT,理想气体方程P =nRT/V,稀水溶液:cB(molL-1)bB(molkg-1), = bBRT, = bBRT,R=8.314JK-1mo1-l,bB:molkg-1(或mol L-1),T:K,:kP
17、a,稀溶液的渗透压力与溶液的浓度和温度成正比,而与溶质的种类和本性无关,单位:,例:37时,0.1molkg-1蔗糖的渗透压力是多少?,解:=bBRT,8.314,=257.7 (kPa),=2.54 (atm),=25 (米水柱),=,0.1,(273+37),溶液的渗透压力,小结:,稀溶液的通性:(稀溶液的依数性),溶液的蒸气压下降,溶液的沸点升高,溶液的凝固点下降,溶液的渗透压力,p = K bB, = bBRT,Tf=KfbB,Tb=KbbB,在一定温度下,只与溶液的组成有关而与溶质本性无关的性质,称为溶液的依数性,溶液的组成,bB, = bBRT,Tf=KfbB,Tb=KbbB,p
18、= K bB,公式的适用范围:,难挥发非电解质的稀溶液,例:将0.20g葡萄糖溶于10.0g水中,测得此溶液的凝固点为0.207,求:葡萄糖的相对分子质量(水的Kf=1.86),解:,Tf=KfbB,bB=,mB/MB,mA,nB/mA=,MB=,KfmB,Tf mA,Tf/Kf = bB,MB=,KfmB,TfmA,MB=,1.860.20,0.207 10.0,1000,(g),解:,=180,例:将1.00g血红素配成100ml溶液,在20时测得溶液的渗透压力为0.366kPa,求血红素的相对分子质量.,解:, = cRT,c=,nB/V=,mB/MB,V,MB=,mB RT,V,/RT
19、,MB=,mB RT,V,=,1.008.314 293,100 10-3 0.366,=6.66 104 (gmol-1),解:,注意,例:,b 溶液中粒子的总浓度,b = icB,非电解质:i=1电解质: i1,i 称为校正因子,强电解质:,NaCl Na+ + Cl-,i=2,MgCl2 Mg2+ + 2Cl-,i=3,Na2CO3 2Na+ + CO32-,i=3,电解质溶液:, = i cB RT,Tf= i cB Kf,Tb= i cB Kb,cNaCl=1 molL-1,b = 2 molL-1,例:临床上常用的生理盐水 是9.0 gL-1的NaCl溶液,求此溶液在37时的渗透压
20、力(不考虑离子强度),解:,根据:, = i cB RT,NaCl,C = 9.0/58.5 (molL-1), = i cB RT=,=7.9 102(kPa),2,( 9.0/58.5 ),8.314310,i=2,多种粒子在同一溶液中:,b =,nB + nC + nD + ,WA,例:测得泪水(或血清)中Tf=0.56,求其bB,解:,bB=,Tf,Kf,=,0.56,1.86,=,bB为各种生物物质粒子浓度的总和,0.30(molkg-1),三、渗透压在医学上的意义,1.渗透浓度:,体液中能产生渗透效应的各种渗透活性物质(分子或离子)的量浓度的总和,molL-1,mmolL-1,符号
21、cOS 单位:,例:求50.0gL-1葡萄糖(M=180)的渗透浓度,渗透浓度cOS =0.278molL-1,C = 50.0/180,=278 mmolL-1,=0.278(molL-1),1000,渗透浓度=0.154OsmolL-1 =154mOs molL-1,例:求9.0gL-1NaCl(M=58.5)的渗透浓度,c=9.0/58.5=0.154(molL-1),渗透浓度cOS = ic,= 20.154,= 0.308 molL-1,= 308 mmolL-1,1000,例: 求含0.1 molL-1NaCl和0.1 molL-1 MgCl2的溶液的渗透浓度,b=0.1+0.1+
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