溶液和胶体医科大学化学.ppt

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1、授课教师：张毅办公地点：主楼703手机：Email:,基础化学,5.7.8.11.13.14.15.21.23,习 题：,第一章 溶液和胶体分散系,第一章 溶液和胶体分散系,第一节 分散系的分类第二节 混合物和溶液的组成标度 第三节 稀溶液的通性 第四节 溶胶,一、基本概念,1.分散系 一种或几种物质分散在另一种物质中所形成的系统称为分散系统，简称分散系。2.分散相 分散系中被分散的物质称为分散相。3.分散介质 分散系中容纳分散相的物质称为分散介质。,分散系的分类：,小分子、小离子 高分子分子聚集体大颗粒/大液滴,粗分散系,分子分散系/溶液,胶体分散系,按分散相粒子直径的由小到大,1-100

2、nm,100 nm,1 nm,第一章 溶液和胶体分散系,第一节 分散系的分类第二节 混合物和溶液的组成标度 第三节 稀溶液的通性 第四节 溶胶,回顾一下几种浓度的表示方法？,溶质的质量分数溶质的质量浓度溶质的浓度或 溶质的物质的量浓度溶质的摩尔分数溶质的质量摩尔浓度,WB=mB/m,B=mB/V,CB=nB/V,B=nB/n,bB=nB/m,第一章 溶液和胶体分散系,第一节 分散系的分类第二节 混合物和溶液的组成标度 第三节 稀溶液的通性/依数性 第四节 溶胶,难挥发、非电解质、稀溶液,bB0.2 molkg-1的溶液,只与溶质的数目有关而与溶质本性无关的性质称为溶液的依数性。又称稀溶液的通性

3、。,1.溶液的蒸气压下降；2.溶液的沸点升高；3.溶液的凝固点降低；4.溶液的渗透压力。,稀溶液:,依数性：(colligative),稀溶液的通性包括：,0 20 40 60 80 100 120,T/oC,P/kPa,101.3(kPa),水100 oC,乙醇78.5 oC,乙醚34.6 oC,p0,p1,p,T0,T1,T,纯溶剂,稀溶液,纯溶剂（固态）,P0水0.6106kPa,二、稀溶液的蒸气压下降(vapor pressure lowering)三、稀溶液的沸点升高(Boiling point elevation)四、稀溶液的凝固点降低(freezing point depress

4、ion),Raoult定律,沸点升高数学表达式 Tb=kbbBbB：溶质B的质量摩尔浓度kb：溶剂的沸点升高系数，SI单位：Kkgmol-1 kb只与溶剂的性质有关,3.应用:测定出溶液的沸点升高，可计算出B的摩尔质量。,凝固点降低数学表达式：,bB：溶质B的质量摩尔浓度kf：溶剂的凝固点降低系数 SI单位：Kkgmol-1,kf只与溶剂的性质有关,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。,应用：,表1-4 和 1-5 常见溶剂的沸点（Tb）及沸点升高系数（Kb）及凝固点（Tf）及凝固点降低系数（Kf）溶剂 Tb/Kb/（Kkgmol-1）Tf/Kf/（Kkgmol-

5、1）水 100 0.512 0.0 1.86,五、稀溶液的渗透压(osmotic pressure),渗透现象人在淡水中游泳，会觉得眼球胀痛。因失水而发蔫的花草，浇水后又可以重新复原。施过化肥的农作物，需要立即浇水，否则化肥会“烧死”植物。,渗透现象是如何发生的呢？,渗透（osmosis）,半透膜的存在 半透膜（Semipermeable membrane）选择性透过膜，可截留不同的分子量大小的物质 溶剂（水）-溶质（蔗糖）膜两侧单位体积内溶剂分子数不相等,产生渗透现象的两个必要条件,渗 透 的 方 向：,纯溶剂 溶液,稀溶液 浓溶液,纯溶剂,溶液,渗透,溶剂的净转移,（Pa或kPa）,稀溶液

6、,浓溶液,（Pa或kPa）,渗透压力之差,（二）渗透压力与浓度、温度的关系（1）在热力学温度一定时，稀溶液的渗透压力与溶液的浓度成正比；（2）在浓度一定时，稀溶液的渗透压力与热力学温度成正比。,1886 年，荷兰理论化学家vant Hoff 归纳出渗透压力与浓度、温度之间的关系。,R：摩尔气体常数，数值上等于8.314J K-1 mol-1T：热力学温度（K）cB：B的浓度molm-3（molL-1）：渗透压力 Pa（kPa）,应用：通过测定溶液的渗透压力，可以计算溶质的摩尔质量。,例题,强电解质？,蒸气压，沸点，凝固点，渗透压浓度-表观浓度/渗透浓度,溶质B 的渗透浓度(osmolarity

7、)定义：,n：B 的分子与解离出的离子的物质的量总和V：混合物的体积cB,os：渗透浓度，常用单位是 molL-1，mmolL-1,（1）强电解质溶液渗透浓度等于溶液中溶质离子的总浓度。例：NaClcB,os=c(Na+)+(Cl-)（2）弱电解质溶液渗透浓度等于溶液中未解离的弱电解质的浓度与弱电解质解离出的离子浓度之和。（3）非电解质溶液渗透浓度等于其物质的量浓度。,对于电解质的稀溶液：,对于非电解质的稀溶液：,Tb=kbbB,（四）渗透压力在医学上的意义1等渗、低渗和高渗溶液,正常人血浆的渗透浓度为 280320 mmolL-1。,hypotonicsolution低渗溶液,isotoni

8、c solution等渗溶液,hypertonic solution高渗溶液,晶体物质 晶体渗透压 7.5 g L-1 占总渗透压的99.5%细胞膜,胶体物质 胶体渗透压 70 g L-1 占总渗透压的0.5%血管,人体中的渗透压,B,B,第一章 溶液和胶体分散系,第一节 分散系的分类第二节 混合物和溶液的组成标度 第三节 稀溶液的通性 第四节 溶胶,分散系的分类：,第四节溶胶(sol),一、溶胶的性质二、溶胶的稳定性与聚沉,(一)溶胶的光学性质 丁达尔效应/现象Tyndall effect,丁达尔现象的用途：区别溶胶、溶液、粗分散系,入射光散射程度差异,（二）溶胶的动力学性质,重力,碰撞受力

9、,静电作用力,1.布朗运动2.扩散3.沉降,1.布朗运动/Brown motion,概念：溶胶的分散相粒子在分散介质中不停地做不规则的折线运动。,影响因素：有关：温度越高，胶粒质量越小，布朗运动越剧烈无关：分散相粒子的化学性质,2.扩散/diffusion,物质从高浓度区域向低浓度区域转移，直到均匀分布的现象。在生物体内，扩散是物质输送或物质通过 细胞膜的推动力之一。有关：扩散速率与物质的浓度梯度成正比。,沉降平衡示意图,3.沉降/sedimentation,重力、离心力使胶粒下沉碰撞力、静电力抗衡下沉达到动态平衡-沉降平衡容器底部胶粒浓度较大,-,电泳技术的用途：溶胶稳定性（表面电位）分离和

10、鉴定氨基酸（等电聚焦电泳）多肽，蛋白质和核酸(凝胶电泳)。,（三）溶胶的电学性质-电泳（electrophoresis）,在电场作用下，带电质点在分散介质中的定向移动称为电泳。,电泳示意图,+,+,+,+,+,负极,正极,-,-,-,-,胶粒带电的原因：,1.胶核的选择吸附：胶核的比表面很大，很容易吸附溶液中的离子。吸附了阳离子，胶粒带正电荷，称正溶胶；吸附了阴离子，胶粒带负电荷，称负溶胶；,法杨斯规则（Fajans）：优先吸附与胶核具有相同组成的离子。,2.胶粒表面分子的解离：,用 AgNO3 和 KI 制备 AgI 溶胶有两种情况：,（1）KI 过量：,AgNO3+KI AgI+KNO3,

11、(过量),KI K+I-,AgI 胶核选择吸附溶液中 I-而带负电,（2）AgNO3 过量：,画胶粒和写结构,AgI 负溶胶的胶团结构示意图,胶团的结构：,扩散层,I-,I-,I-,I-,I-,I-,I-,I-,I-,I-,K+,K+,K+,K+,K+,K+,K+,K+,K+,K+,(AgI)m,胶核,吸附层,胶粒,胶团,胶团的结构：,(AgI)m n I-(nx)K+x-x K+,胶核,吸附层,胶粒,扩散层,胶团,（2）AgNO3 过量：,AgNO3+KI AgI+KNO3,(过量),AgNO3 Ag+NO3-,AgI 胶核选择吸附溶液中 Ag+而带正电,AgI 正溶胶的胶团结构示意图,胶团

12、的结构：,胶团的结构：,胶核,吸附层,胶粒,扩散层,胶团,(AgI)m n Ag+(nx)NO3-x+x NO3-,2.胶粒表面分子的解离：,硅酸溶胶,SiO32-离子留在胶核表面上，H+扩散到分散介质中，使胶粒带负电荷，生成负溶胶。,H2SiO3 SiO32-+2H+,胶粒带电的原因：,二、溶胶的稳定性与聚沉（一）溶胶的稳定性（1）布朗运动：（2）胶粒带电：（3）溶剂化作用：水化膜,(二）溶胶的聚沉1电解质对溶胶的聚沉作用 减弱或消除胶粒的电荷，可使胶粒碰撞聚集成较大的颗粒沉淀下来。,聚沉值：使一定量溶胶在一定时间内完全聚沉所需电解质溶液的最低浓度。常用单位：mmolL-1,2溶胶的相互聚沉

13、作用,(AgI)m n I-(nx)K+x-x K+,胶核,吸附层,胶粒,扩散层,！电解质对溶胶的聚沉作用，主要是由反离子引起的！,胶核,吸附层,胶粒,扩散层,(AgI)m n Ag+(nx)NO3-x+x NO3-,电解质对溶胶的聚沉作用，主要是由反离子引起的。（1）反离子所带电荷越多，其聚沉能力越大，聚沉值就越小。（2）带相同电荷的离子的聚沉能力虽然接近，但也略有不同。对负溶胶来说，其聚沉能力的相对大小为：Cs+Rb+K+Na+Li+对正溶胶来说，其聚沉能力的相对大小为：Cl-Br-NO3I-（3）有机化合物的离子（如脂肪酸盐和聚酰胺类化合物的 离子）都有较强的聚沉能力，能有效地破坏溶胶使

14、之 聚沉。,电解质对溶胶的聚沉规律：,2溶胶的相互聚沉作用 将胶粒带相反电荷的两种溶胶混合，也会产生聚沉现象。条件：两种溶胶的胶粒所带电荷完全中和时，才会完全聚沉；否则，可能聚沉不完全，甚至不聚沉。,溶胶相互聚沉的实际意义：例如：自来水及污水净化,加入明矾KAl(SO4)212H2O,水解后生成Al(OH)3正溶胶,相互作用形成絮状物后聚沉,水中带负电荷的悬浮粒子,练习：将等体积的 0.01molL-1的 KI 和0.008mol L-1的 AgNO3 混合制备 AgI 溶胶。下列电解质中，对溶胶聚沉能力最大的是（）,C,K2SO4 CaCl AlCl3 Na3PO4,需掌握外语词汇：质量分数

15、 mass fraction 质量浓度 mass concentration物质的量浓度或浓度 molarity 或 amount of substance concentration 摩尔分数 mole fraction 质量摩尔浓度 molality依数性 colligative properties蒸气压 vapor pressure蒸气压下降 vapor pressure lowering,沸点升高 boiling point elevation凝固点降低 freezing point depression渗透压力 osmotic pressure渗透 osmosis等渗溶液 isotonic solution低渗溶液 hypotonic solution高渗溶液 hypertonic solution溶胶 sol,