无极及分析化学第一章

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1、1.2气体5第一章物质的聚集状态(CollectiveStateofMatter)学习要求1．了解分散系的分类及主要特征。2．掌握理想气体状态方程式和气体分压定理。3．掌握稀溶液的通性及其应用。4．熟悉胶体的基本概念、结构及其性质等。5．了解高分子溶液、表面活性物质、乳浊液的基本概念和特征。在通常的温度和压强条件下，物质的聚集状态有气体（gas），液体（liquid）和固体（solid），这三种聚集状态各有其特点，且在一定条件下可以相互转化。在特殊的条件下，物质还可以等离子状态存在。当物质处于不同的聚集状态时，其物理性质和化学性质是不同的。物质聚集状态的变化虽然是物理

2、变化，但常与化学反应相伴而发生，所以了解和掌握有关物质的聚集状态的知识对解决各种化学问题是十分重要的。本章将讨论气体、液体和溶液的基本性质和变化规律，晶体的分类和性质将在第七章中介绍。1.1分散系物质除了以气态、液态和固态的形式单独存在以外，还常常以一种（或多种）物质分散于另一种物质中的形式存在，这种形式称之为分散系(dispersionsystem)。例如，粘土微粒分散在水中成为泥浆；乙醇分子分散在水中成为乙醇水溶液；奶油分散在水中成为牛奶等。在分散系中，被分散了的物质称为分散质(dispersionphase)，而容纳分散质的物质称为分散剂(dispersionm

3、edium)。分散质处于分割成粒子的不连续状态，而分散剂则处于连续的状态。在分散系内，分散质和分散剂可以是固体、液体或气体。1.2气体5按分散质和分散剂的聚集状态分类，分散系可以有九种，见表1-1。由于大部分的化学反应和生物体内的各种生理、生化反应都是在液体介质中进行的，因此，本章主要讨论分散剂是液体的液态分散系的一些基本性质。按分散粒子的大小，常把液态分散系分为三类：粗分散系、胶体分散系和低分子或离子分散系，见表1-2。虽然这三类分散系的性质有明显差异，但是划分它们的界线是相对的，因此分散系之间性质和状态的差异也是逐步过渡的。表1-1按聚集状态分类的各种分散系分散质

4、分散剂实例气气空气、家用煤气液气云、雾固气烟、飞尘气液泡沫、汽水液液牛奶、豆浆、农药乳浊液固液泥浆、油漆、墨水气固泡沫塑料、木炭、浮石液固硅胶、珍珠固固红宝石、合金、有色玻璃表1-2按分散质粒子大小分类的各种分散系分散质粒子直径/nm分散系类型分散质主要性质实例<1低分子或离子分散系小分子或离子均相，稳定，扩散快，颗粒能透过半透膜氯化钠，氢氧化钠，葡萄糖水溶液1~100胶体分散系高分子溶液高分子均相，稳定，扩散慢，颗粒不能透过半透膜蛋白质、核酸水溶液，橡胶的苯溶液溶胶分子、离子、原子的聚集体多相，较稳定，扩散慢，颗粒不能透过半透膜氢氧化铁，硫化砷，碘化银溶胶>100粗

5、分散系乳浊液、悬浮液分子的大集合体多相，不稳定，扩散很慢，颗粒不能透过滤纸乳汁，泥浆系统中任何一个均匀的（组成均一）部分称为一个相（phase）。在同一相内，其物理性质和化学性质完全相同，相与相之间有明确的界面分隔。只有一个相的系统称为单相系统或均相系统（homogeneousphasesystem），有两个或两个以上相的系统称为多相系统（multiplephasesystem）。所以，低分子或离子分散系为均相系统，胶体分散系和粗分散系都属于多相系统。1.2气体51.2气体1.2.1理想气体状态方程气态物质的基本特征是它的扩散性和可压缩性。一定温度下的气体常用其压力或

6、体积进行计量。当压力不太高(小于101.325kPa)、温度不太低(大于0℃)的情况下，气体分子本身的体积和分子之间的作用力可以忽略，气体的压力(pressure)、体积(volume)温度(temperature)以及物质的量之间的关系可近似地用下式来表示：pV=nRT(1-1)式(1-1)称为理想气体状态方程(idealorperfectgasequation)。式中：p为气体的压力，SI单位为Pa；V为气体的体积，SI单位为为m3；n为物质的量，SI单位为mol；T为气体的热力学温度，SI单位为K；R为气体常数。在标准状况（p=101.325×103Pa，T=2

7、73.15K）下，1mol气体的体积为22.414×10-3m3，因此可以确定R的数值及单位为：例1-1某氢气钢瓶容积为50.0L,25.0℃时，压力为500kPa，计算钢瓶中氢气的质量。解：根据式(1-1)氢气的相对分子质量为2.01g×mol-1,钢瓶中氢气的质量为：10.1mol×2.01g×mol-1=20.3g1.2.2分压定律在实际工作中常遇到由几种气体组成的混合气体，如果将几种互不发生化学反应的气体放入同一容器中，其中某一组分气体B对容器壁所施加的压力，称为该气体的分压(pB)，它等于相同温度下该气体单独占有与混合气体相同体积时所产生的