材料化学 第2版 教学课件 作者 朱光明 秦华宇 第四章.ppt

《材料化学 第2版 教学课件 作者 朱光明 秦华宇 第四章.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、材料化学朱光明秦华宇主编第四章　溶液与固溶体第一节　拉乌尔定律和亨利定律第二节　理想液体混合物和稀溶液第三节　实际溶液第四节　溶液中化学反应的平衡常数第五节　固　溶　体第一节　拉乌尔定律和亨利定律一、拉乌尔定律二、亨利定律一、拉乌尔定律1987年拉乌尔根据大量的实验结果总结出一个重要定律：溶液中溶剂的蒸气压，等于纯溶剂在同一温度下的蒸气压乘以溶液中溶剂的摩尔分数，此定律称为拉乌尔定律。二、亨利定律1803年，亨利根据实验总结出稀溶液的另一条重要定律：在一定温度下，微溶的气体在溶液中的溶解度与该气体的分压成正比，此即亨利定律。当混合气体的总压不大时

2、，亨利定律可分别适用于每一种气体。实验结果表明，亨利定律适用于稀溶液中挥发性溶质的气液平衡。因此，该定律又可表述为：在一定温度下，稀溶液中挥发性溶质与其蒸气达到平衡时在气相中的分压与该组分在液相中的浓度成正比图4-1　溶液中组分B的蒸气压p与其组成x的关系第二节　理想液体混合物和稀溶液一、理想液体混合物二、稀溶液三、稀溶液的依数性一、理想液体混合物1)n种纯液体等温、等压混合成理想液体混合物时，该混合物的体积等于各纯液体的体积之和，而没有额外的增加，即2)在定温定压下由纯组分混合成理想液体混合物时，无热效应产生，即3)在定温定压下形成理想液体

3、混合物过程中，热力学能不变，即4)n种纯液体在定温定压下混合形成理想液体混合物时，混合过程的吉布斯自由能减小，即5)n种纯液体在定温定压下混合形成理想液体混合物时，混合前后体系的熵增加，即图4-2　二组分理想溶液的蒸气压-组成图三、稀溶液的依数性1.蒸气压下降2.凝固点下降3.沸点升高4.渗透压1.蒸气压下降当溶液中是难挥发溶质时，溶剂的蒸气压就是稀溶液的蒸气压。该式表明稀溶液的蒸气压下降值Δp与一定量溶剂中所含溶质的摩尔分数成正比，而与溶质本性无关。某些固体物质如氯化钙，在空气中易吸收水分子而潮解，这与溶液的蒸气压下降有关。因为这些固

4、体物质表面吸水后形成溶液，它的蒸气压比空气中水蒸气的分压小，结果空气中的水蒸气不断地凝结进入溶液，使这些物质继续潮解。正由于此性质，所以常用氯化钙作为干燥剂。2.凝固点下降凝固点是指固相和液相共存(即两相蒸气压相等)时的温度。溶液的凝固点是指在一定压力下固态溶剂与溶液平衡时的温度。溶液的凝固点下降是由于溶液的蒸气压下降引起的。图4-4　溶液中溶质的标准态(浓度为摩尔数)3.沸点升高沸点是指液体的蒸气压等于外压时的温度。根据拉乌尔定律，在定温下当溶液中含有不挥发性溶质时，溶液的蒸气压总是比纯溶剂低，所以溶液的沸点比纯溶剂高.图4-5　稀水溶液中凝固

5、点下降和沸点上升示意图4.渗透压一定温度下，在一个U形容器内用半透膜aa′将纯溶剂和溶液分开，半透膜只允许溶剂分子通过，而不允许溶液中溶质分子通过.溶剂分子会自纯溶剂一方透过半透膜而进入溶液的一方，致使溶液体积增大。这种溶剂分子由纯溶剂一方通过半透膜向溶液中迁移的现象称为渗透现象。可以想象为溶液对膜另一侧的纯溶剂分子表现出“负压”，好像是把它们“吸”入了溶液一样。为了阻止纯溶剂一方的溶剂分子进入溶液，需要在溶液上方施加额外的压力，以增加其蒸气压，使半透膜双方溶剂的化学势相等而达到平衡。这个额外的压力就定义为渗透压，用Π表示。图4-6　渗透压示意图

6、第三节　实际溶液一、实际溶液对理想液体混合物的偏差二、实际溶液中各组分的化学势及活度概念三、渗透系数四、超额函数一、实际溶液对理想液体混合物的偏差图4-7　溶液性质符合拉乌尔定律和亨利定律的概括二、实际溶液中各组分的化学势及活度概念1.实际溶液中溶剂的化学势及活度2.实际溶液中溶质的化学势及活度3.活度及活度系数的测定与计算1.实际溶液中溶剂的化学势及活度2.实际溶液中溶质的化学势及活度3.活度及活度系数的测定与计算(1)蒸气压法(2)凝固点降低法(1)蒸气压法(2)凝固点降低法三、渗透系数在本节讨论实际溶液时讲到，活度系数γ可以表示实际溶

7、液与理想溶液的偏差程度，它是一无量纲量。在实际中，用γ能够适当地表示溶质偏差的大小；但对于溶剂，用γ来表示实际溶液与理想溶液的偏差时往往不很理想(偏差不显著)。为此，贝耶伦建议用渗透系数ϕ来代替溶剂的活度系数，即用ϕ来表示溶剂的非理想程度。所以在国家标准中没有列入溶剂的活度系数γ，而列出的是渗透系数ϕ。四、超额函数由上述可知，对于实际溶液可以采用活度系数γ和渗透系数ϕ来衡量它们的不理想程度。活度系数可用于溶剂或溶质，渗透系数则只用于溶剂，如果要衡量整个溶液的非理想程度，则用超额函数x较为方便。超额意思为“超过理想的”，其定义是在定温条件下实际观测

8、的热力学函数与按理想液体混合物计算值之差。第五节　固　溶　体一、固溶体的分类二、置换型固溶体三、间隙型固溶体四、固体的混合熵与吉布斯自由