物质的化学组成和聚集状态

1第二章物质的化学组成和聚集状态22.1物质的分类物质的组成纯净物混合物单质化合物金属单质非金属单质稀有气体单质无机化合物有机化合物物质的聚集状态气态物质：分子间距大、分子运动速度快、体系处于高度无序状态液态物质：分子间距较近、分子的转动和平动活跃，显著的流动性固态物质：原子或分子相距较近、分子难以平动或转动、无明显的流动性3理想气体分子间没有相互作用且分子本身体积为零的气体P28L2高温和低压下实际气体接近理想气体状态方程：pV=nRT★p,Pa(kPa);T,开氏温度,T=t+273(K)V-体积,m3(L);R-理想气体常数,8.314Jmol-1K-14理想气体分压定律-道尔顿分压定律对于混合理想气体，i气体的分压为pi,分体积为Vip总V总＝n总RTpiV总=niRTp总=∑pipi=xip总,xi=ni/n总★★重点掌握p285PM2.5与大气污染大量化石燃料的燃烧导致了严重的环境污染细颗粒物（PM2.5）是指环境空气中空气动力学当量直径小于等于2.5微米的颗粒物。大气中的停留时间较长影响空气质量和能见度危害人体健康62.3液体2.3.1基本属性（一）液体的密度（二）液体的表面张力作用于液体表面，使液体表面缩小的力基于保持能量最低而维持物态稳定的原则。液体分子间的内聚力2.3.2溶液二、溶液浓度表示法1、溶质B物质的量浓度－CB)L(mol(L)(mol)B1BVnCB溶液的体积的物质的量溶质2、溶质B的质量摩尔浓度－mB)kg(mol(kg)的质A溶剂(mol)的物质B溶质1ABmnmB量的量★★重点掌握p33（课本上没有请补加！）由两种或两种以上的物质构成的均一、稳定的混合物被分散的物质称为溶质，分散介质称为溶剂83、溶质B的摩尔分数—xBBAB(mol)的物质)溶质溶剂((mol)的物质B溶质nnnxB的量的量20oC时,硫酸溶液的密度为1.09g.ml-1,每升溶液中含H2SO4为98.0g,计算(1)H2SO4的质量摩尔浓度及物质的量的浓度(2)H2SO4的摩尔分数.1LH2SO4溶液的质量为：1000×1.09＝1090g水的质量为：1090－98.0＝992g=0.992kgH2SO4物质的量为：98.0÷98.08＝1.00mol(1)H2SO4的质量摩尔浓度为：1.00/0.992=1.007mol.kg-1H2SO4的物质的量的浓度为：1.00/1.0=1.00mol.kg-1(2)H2SO4的摩尔分数为：1.00÷(1.00+9992÷18)=0.0178结果表明，1.00mol.L-1的H2SO4的质量摩尔浓度为1.007mol.kg-1.910晶体：物质内部质点在三维空间成周期性排布外观多为规则形状的几何体非晶体物质内部的质点在三维空间不具有周期性排布外观多为不规则形状。2.4固体具有比较固定的形状，质地也较为坚硬。晶体的特征晶体有着规则的几何外形晶体有固定的熔点晶体具有各向异性11晶体类型晶体性质特点举例离子晶体较高熔沸点和硬度等NaCl，MgO，NaF，CaSO4原子晶体高熔沸点，高硬度等金刚石，SiC，β-SiO2，AlN金属晶体高的熔，沸点，导电等Cu，Ag，Mg，Al，Mo，Ti分子晶体低的熔，沸点，低硬度等CO2，HCl，I2，Cl2，SO2晶体分类和特点AB型离子化合物的三种晶胞示意图Na+Cl-1)离子晶体：正、负离子间以离子键（静电引力）相结合。由于离子间相互作用较强，离子化合物具有较高熔沸点和硬度等，但延展性差，较脆。Cs+Cl-Zn2+S2-132)共价晶体或原子晶体：原子间以共价键形式结合成整体。一个原子的配位原子数目取决于它的杂化轨道数，一般不大。原子晶体通常有非常高的熔点和硬度。SiC碳化硅3)金属晶体++++++++++++------------metallicstructureThemetalliccrystallatticeBody-centralcubicKNaFeFace-centralcubicCaAlCuHexagonalclose-packedMgTiHg4)分子晶体：分子晶体中对称排列的物质是分子，分子之间以分子间力相结合。由于分子间力没有方向性和饱和性。所以分子晶体尽可能趋于紧密方式堆积，其配位数可高达12。分子晶体具有较低的熔点、沸点和较小的硬度，一般不导电。CO2晶体结构162.过渡型晶体有别于基本的四种晶体类型，属于过度型—链状结构和层状结构。1)链状结构晶体-天然硅酸盐晶体、石棉晶体等。硅酸盐负离子单链结构SiO17石墨中碳原子以sp2杂化形成3个sp2杂化轨道，分别与3个碳原子形成共价键，键角为120º，得到由许多正六边形的平面结构。在平面层中，每个C原子还有一个2p轨道垂直于sp2杂化轨道，2p轨道上各有一个自由电子，由这些相互平行的2p轨道相互重叠可形成大π键。由于大π键的离域性，电子可沿着平面层方向移动，使石墨具有良好的导电性和传热性。石墨晶体中，层间碳原子之间的作用力远小于层内碳原子之间的作用力，所以石墨的层间易滑动，因此，石墨在工业上常用做固体润滑剂和铅笔芯的原料。2)层状结构晶体-石墨晶体、六方氮化硼BN等18石墨晶体的层状结构3)液晶3.晶体结构的确定electrondiffractionpatternelectronbeamelectrongunmetalpaperX-射线晶体衍射实验晶体的双折射性液体的流动性实际晶体中大多存在着结构缺陷，晶体缺陷通常有点缺陷、线缺陷和面缺陷和体缺陷。缺陷的存在使晶体的机械强度降低，但大量（线缺陷）位错的存在会阻碍位错的运动，反而提高晶体的强度。此外缺陷的存在会提高半导体的导电率等。晶体缺陷通常化合物组成元素的原子数具有简单的整数比(如AaBb)。非整比化合物，其原子数并不具有简单的整数比，一般表示为：AaBb+。非整比化合物的存在与实际晶体的缺陷有关。非线性光学晶体：是一种特殊的晶体材料，能对激光进行调频、调相、调偏振方向等技术处理，在激光领域具有广泛的应用。5.非整比化合物与非线性光学材料相—系统中物理性质和化学性质完全相同的均匀部分相数—系统内相的数目，用P表示（Phase）相和相数2.6物态变化气体（气相），不论有多少种气体混合，只有一个相。液体（液相），按其互溶程度可以组成一相、两相或三相共存。固体（固相），一般有一种固体便有一个相。同一种固体的不同颗粒属同一相。两种固体粉末无论混合得多么均匀，仍是两个相（固体溶液或称固溶体除外，它是单相）。例：反应系统有两个固相，一个气相，总相数P=32FeO(s)CO(g)Fe(s)CO(g)+=+凝聚相2.6物态变化根据实验绘制水的相图如下：三个单相区：在气、液、固三个单相区内，温度和压力独立地有限度地变化不会引起相的改变。三条两相平衡线：在两相平衡线上，压力与温度只能改变一个，指定了压力（温度），则温度（压力）由系统自定。水的三相点：水蒸气-水-冰三相共存的物系点，是物质自身的特性，不能加以改变。H2O的三相点：T=273.16K，p=610.62Pa。冰点：在一定的外压下，水-冰两相共存的物系点。改变外压，冰点也随之改变。H2O的冰点（通常指在大气压力下）：T=273.15K，p=101325Pa。水的三相点和冰点相平衡原理应用于：——化学化工生产中单元操作(蒸馏、结晶等)——冶金、材料、采矿、地质等生产中相平衡研究的主要内容：表达相平衡系统的状态如何随其组成、温度、压力等而变化两种方法：数学公式——如克拉佩龙方程、拉乌尔定律等等相图——直观精馏结果，塔顶冷凝收集的是纯低沸点组分，纯高沸点组分则留在塔底水蒸气蒸馏就是将不溶于水的高沸点的液体和水一起蒸馏，使两液体在低于水的沸点下共沸，以保证高沸点液体不致因温度过高而分解，达到提纯的目的。2930