第一章-分散体系和溶液.ppt1

返回主目录返回次目录1无机及分析化学讲解人：杨坤2012.09.20返回主目录返回次目录2主要内容溶液和胶体化学反应速率与化学平衡滴定分析法和酸碱滴定电解质溶液和离解平衡原子结构与分子结构返回主目录返回次目录3参考书目：①《无机化学》（生物类），孙淑声、赵钰琳编著，北京大学出版社，1988年6月②《定量化学分析简明教程》，彭崇慧、冯建章等，北京大学出版社，1997年9月第2版③《无机及分析化学教程》，倪静安尚少明等编，高等教育出版社，2006年5月第1版返回主目录返回次目录4学时分布章节名称课时第一章溶液与胶体3第二章化学反应速率与化学平衡6第三章电解质溶液和离解平衡10第四章滴定分析法和酸碱滴定12第六章原子结构和分子结构8总复习1总计40返回主目录返回次目录5重要的不是知识的数量，而是知识的质量。有些人知道的很多，但却不知道最有用的东西。列夫●托尔斯泰返回主目录返回次目录7返回主目录返回次目录8返回主目录返回次目录9返回主目录返回次目录10返回主目录返回次目录11返回主目录返回次目录12返回主目录返回次目录13返回主目录返回次目录14返回主目录返回次目录15返回主目录返回次目录16返回主目录返回次目录17返回主目录返回次目录18返回主目录返回次目录19返回主目录返回次目录20返回主目录返回次目录21返回主目录返回次目录22返回主目录返回次目录23返回主目录返回次目录24返回主目录返回次目录25返回主目录返回次目录26返回主目录返回次目录27返回主目录返回次目录28返回主目录返回次目录29返回主目录返回次目录30返回主目录返回次目录31返回主目录返回次目录32返回主目录返回次目录33返回主目录返回次目录34返回主目录返回次目录35返回主目录返回次目录36返回主目录返回次目录37返回主目录返回次目录38返回主目录返回次目录39返回主目录返回次目录40返回主目录返回次目录41返回主目录返回次目录42第一章分散系和溶液1.1分散系1.4稀溶液的依数性1.3溶液1.2胶体溶液1.1分散系返回主目录返回次目录45基本概念1.相——体系中具有相同化学性质和物理性质的均匀部分。以分子和离子状态分散2．相的特点(1)任何部分的物理性质和化学性质相同。(2)一个相并不一定是一种物质，如食盐溶液(NaCl和H2O)。返回主目录返回次目录46(3)单相体系如饱和食盐水、糖水等。特点溶质与溶剂已成一体，组分间没有界面(4)多相体系如不溶于水的盐溶液；水与油组成的体系及憎液溶胶等。特点各组分的物理性质和化学性质不同，并具有明显的界面。（5）分散相（分散质）（6）分散剂（分散介质）连续相（7）分散系＝分散质+分散剂返回主目录返回次目录47S（总表面积）S。=———————V（总体积）1.4.1分散度与比表面分散度：即物质的分散程度，分散质粒子越小，分散程度越大。比表面：单位体积的表面积，用符号S。表示。返回主目录返回次目录48【例】：1立方厘米的正方体粒子。S=6（平方厘米）S。=6/1=6厘米-1平均分为1000个小立方体后S=0.1×0.1×6×1000=60（平方厘米）S。=60/1=60厘米-1返回主目录返回次目录491.4.2表面能液体或固体表面粒子比内部粒子能量高，多出的这部分能量称为体系的表面能。返回主目录返回次目录501g水滴分散成直径2nm的小水滴，总面积为原来的625万倍，增加的能量可将这1g水的温度升高50℃。同一体系，其分散度越大，其表面能越大。胶体是一种高度分散的多相体系，具有很大的比表面，因此表面能很大。能量越高，体系越不稳定，胶体是热力学的不稳定体系。返回主目录返回次目录511.4.3固体在溶液中的吸附物质分子自动聚集到界面的过程，称为吸附。被吸附的粒子由于自身的热运动，有些可能脱离固体表面重新回到周围的介质中去，此过程叫做解吸。吸附和解吸的关系：动态平衡被固体表面所吸住的分子或离子称为吸附质，具有吸附能力的固体物质称为吸附剂,吸附剂的比表面积越大，则吸附作用越显著。[吸附质]+[吸附剂][吸附质·吸附剂]+吸附热返回主目录返回次目录52A、分子吸附：是指固体吸附剂对溶液中的非电解质或弱电解质分子的吸附。这类吸附与溶质、溶剂及固体吸附剂三者的性质都有关。遵循的原则是所谓的“相似相吸原理”。即极性的吸附剂容易吸附极性的溶质或溶剂；非极性的吸附剂容易吸附非极性的溶质或溶剂。返回主目录返回次目录53品红的苯溶液+活性炭红墨水+活性炭返回主目录返回次目录54B、离子吸附：固体吸附剂对强电解质溶液的吸附主要是离子吸附。①离子选择性吸附As2S3选择吸附HS-而带负电荷。H2S发生电离：H2SH++HS-制备As2S3溶胶：2H3AsO3+3H2SAs2S3+6H2O返回主目录返回次目录55②、离子交换吸附：当固体从溶液中吸附某种离子后，同时它本身又向溶液排放出等电量的同种电荷离子，这种过程称为离子交换吸附。能进行离子交换的物质为离子交换剂。如；NaR（磺化媒），阴、阳离子交换树脂。2NaR+Ca2+2Na++CaR22R-SO3H+Ca2+(R-SO3)2+2H+2R-N(CH3)3OH+SO42-[R-N(CH3)3]2SO4+2OH-2H++2OH-＝H2O返回主目录返回次目录56返回主目录返回次目录57各种不同的离子其交换吸附能力是不同的：当c一定时，离子在交换剂上的交换吸附程度与离子的价数和它的水合离子半径有关。一般来说，离子价数越高，交换能力越强；同价离子中，水合离子半径越小，离子交换能力越强。交换能力：Al3+Ca2+Cs+Rb+K+Na+Li+Cl-Br-NO3-I-返回主目录返回次目录58离子半径+++++Li+Na+K+Rb+Cs+水合离子半径交换能力：Cs+Rb+K+Na+Li+Li+Rb++HOH+HOH返回主目录返回次目录59返回主目录返回次目录60离子交换吸附是一个可逆过程。离子在交换剂上交换的吸附量，还与进行交换的离子浓度有关。应用：土壤保肥，植物根系吸收养分、分离提纯物质、用离子交换树脂来净化水等。（HA表示酸性物质）返回主目录返回次目录611.4.4分散系的分类：１、按聚集状态分气－气（空气）气－液（汽水）气－固（浮石）液－气（云、雾）液－液（牛奶）液－固（肉冻）固－气（烟、尘）固－液（溶液）固－固（合金）返回主目录返回次目录62２、按分散质粒子的大小分1nm真溶液（1nm=10-9m）1-100nm胶体分散系（溶胶、高分子溶液）100nm粗分散系（悬浊液、乳状液）返回主目录返回次目录631.2胶体溶液返回主目录返回次目录64胶体是一种高度分散的多相体系.分散质为固相(1~100nm)分散剂为液相憎液溶胶：如金溶胶、氢氧化铁溶胶亲液溶胶：高分子化合物溶液（单相体系）（无相界面）返回主目录返回次目录651.4.5溶胶的性质1、光学性质（丁达尔效应：动画）光学原理：强光照到分散质粒子上，若粒子直径大于入射光波长，则发生反射或折射。若粒子直径与入射光波长相比拟，则发生散射。散射光称为乳光。Fe(OH)3胶体丁达尔效应示意图光源凸透镜光锥返回主目录返回次目录662、动力学性质（布朗运动：动画）溶胶中分散质粒子直径：1～100nm可见光波长：400～700nm在真溶液中，溶质颗粒太小（10-9m）,光的散射极弱，看不到丁达尔效应。阳光从狭缝射进室内形成光柱也是丁达尔效应。返回主目录返回次目录67布朗运动产生的原因：分散质粒子本身处于不断的热运动中。分散剂分子对分散质粒子的不断撞击。液体分子对溶胶粒子的撞击粗分散系返回主目录返回次目录683、溶胶的电学性质（Ⅰ）电动现象：在外电场的作用下，分散相和分散介质发生相对位移的现象称为胶体的电动现象。电动现象分为电泳和电渗。A：电泳胶粒因布朗运动而具有一定的扩散作用。返回主目录返回次目录69电泳管中:Fe(OH)3溶胶向负极移动，说明Fe(OH)3溶胶中分散质粒子带正电荷。As2S3向正极移动，As2S3溶胶中分散质带负电荷。电泳管示意图直流电返回主目录返回次目录70电泳：在电场中，分散质粒子作定向移动，称为电泳。胶粒带正电荷称为正溶胶,一般金属氢氧化物的溶胶即为正溶胶。胶粒带负电荷称为负溶胶,如：土壤、硫化物、硅酸、金、银、硫等溶胶。返回主目录返回次目录71电泳时，不仅胶粒向一电极移动，与此同时与胶粒对应带相反电荷的离子向另一电极移动。胶体微粒的移动说明胶粒是带电的，且有正负之分。胶粒带正电，则向直流电源负极（阴）移动；胶粒带负电，则向直流电源正极（阳）移动；由于胶体溶液是电中性的，所以，胶粒带正电荷（或负电荷），则分散介质必带负电荷（或正电荷）。返回主目录返回次目录72电渗：胶粒设法固定不动，分散剂在电场中作定向移动的现象称为电渗。正极+负极—多孔性固体电渗管示意图电泳是介质不动，胶粒运动。返回主目录返回次目录73（Ⅱ）、胶体粒子带电的主要原因：（1）电离作用H2SiO3SiO2·H2OH++HSiO3-（2）吸附作用固体吸附剂优先选择吸附与它组成相关的离子，或者能够在固体表面上形成难电离或难溶解物质的离子。“相似相吸原理”返回主目录返回次目录74例如：Fe(OH)3胶体粒子很容易吸附与它结构相似的FeO+离子，而带正电荷。[Fe(OH)3]m·nFeO+FeCl3+3H2O=Fe(OH)3+3HClFe(OH)3+HCl=FeOCl+2H2OFeOCl=FeO++Cl-返回主目录返回次目录751.4.6胶团结构以AgI为例：AgNO3+KI=AgI+KNO3当AgNO3过量时，分散质带正电荷，胶团结构如下：[（AgI)m•nAg+•(n-x)NO3-]x+•xNO3-胶核电位离子反离子反离子吸附层扩散层胶粒胶团返回主目录返回次目录76返回主目录返回次目录77Fe(OH)3溶胶：{[Fe(OH)3]m•nFeO+•(n-x)Cl-}x+•xCl-As2S3溶胶：[（As2S3）m•nHS-•(n-x)H+]x-•xH+硅酸溶胶：[（SiO2)m•nHSiO3-•(n-x)H+]x-•xH+胶粒带电，胶团不带电（电中性）当KI过量时，胶粒带负电荷，胶团结构如下：[(AgI)m•nI-•(n-x)K+]x-•xK+返回主目录返回次目录78FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+分散质[Fe(OH)3]mFe(OH)3胶核吸附电位离子的示意图返回主目录返回次目录79制备AgCl溶胶：AgNO3+KCl=AgCl+KNO3当AgNO3过量时，溶液中有Ag+、NO3-、K+，分散质AgCl优先吸附Ag+而带正电荷。Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+分散质AgCl由于溶液中存在的Ag+和Cl-都是胶体的组成离子，它们都有可能被吸附，若制备过程中：注意：因制备溶胶的条件不同，可使胶体粒子带不同的电荷。返回主目录返回次目录80KCl过量时，溶液中有过量的K+、Cl-、NO3-，溶胶粒子优先吸附Cl-而带负电荷。Cl--Cl--Cl--Cl--Cl--Cl--Cl--Cl--Cl--Cl--Cl--Cl--Cl--Cl--Cl--Cl--Cl--分散质AgCl若是等物质的量进行反应，则不能形成溶胶。返回主目录返回次目录811.4.7溶胶的稳定性(1)动力学稳定性：布朗运动使胶粒不沉降。(2)溶剂化作用：使胶粒和反离子周围形成溶剂化膜。(3)聚集稳定性：溶胶能稳定存在的最重要的原因是胶粒之间存在静电排斥力，而阻止胶粒的聚沉，ζ电势越大，静电排斥力越大，所以ζ电势的数值可以衡量溶胶的稳定性，ζ越大，表明溶胶越稳定。返回主目录返回次目录821.4.8溶胶的聚沉定义：分散质粒子合并变大，最后从分散剂中分离出来的过程称为聚沉或凝结。溶胶聚沉后外观呈现浑浊。1、加入电解质；（研究最多应用最广）2、加入带相反电荷的胶体；3、长时间加热。促使胶体聚沉的方法有：不稳定性：胶粒表面积大，