《水溶液和胶体》ppt课件

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1、第四章水、溶液和胶体Chapter4TheWater,SolutionandColloids溶液是一种物质（溶质）均匀分散在另一种物质（溶剂）中的一类分散体系。本课程仅讨论溶剂为水的溶液。水是一种极性物质，物质溶解在水中是一种物理化学过程，既有溶质（分子或离子）的分散过程，又有溶剂分子与溶质粒子的相互作用，同时还伴随有能量的变化（溶解焓和水合焓）。第四章水、溶液和胶体Chapter4TheWater,SolutionandColloids溶质的溶解和分散促进了溶质的反应活性，所以溶液中的化学反应是化学研究的注意点之一

2、。同时溶质的分散状态又反过来影响溶剂的性质：蒸气压降低、沸点升高和凝固点降低等。利用这些变化可以来研究溶质的相关性质，例如测定溶质的相对分子质量。第四章水、溶液和胶体Chapter4TheWater,SolutionandColloids§1水§2溶液§3胶体§1水§1水一、水的结构二、水的物理性质三、水的化学性质一、水的结构TheStructureofWater在水分子中，两个氢原子和一个氧原子形成一个V形结构的分子，其中氧原子采取sp3不等性杂化。在四个sp3杂化轨道中，有两个杂化轨道被两对孤电子对占据，另外两个

3、杂化轨道与两个H原子生成两个共价键。由于孤电子对对成键电子的排斥作用，键角由109.5被压缩为104.5。水分子中氧的sp3杂化轨道一、水的结构TheStructureofWater在液态水中，由于水分子中O原子的电负性很高，共用电子对强烈的偏向氧原子一边，而使H原子显示出相当大的电正性，即H原子上带有部分正电荷，O原子上带有部分负电荷。因此，在相邻的水分子间存在着氢键。水分子的氢键一、水的结构TheStructureofWater无论固态或液态水都含有通过氢键形成的缔合分子(H2O)n，n=2，3，4…。这种

4、由简单分子结合成较复杂的分子，并且不引起物质在化学性质上的改变的过程叫做分子的缔合。氢键的形成是水分子缔合的根本原因。一、水的结构TheStructureofWater缔合的水分子在温度升高时，往往可以重新分开成简单分子，因此水分子的缔合和离解的过程是个动态平衡的过程，可以表示为：由于缔合是放热过程，所以降低温度时，水的缔合程度也随之增高，即n值增大。缔合离解一、水的结构TheStructureofWater水的一些物理性质可以用水分子的缔合来解释。温度下降时，水的缔合程度增高，在273K时水凝结成冰，全部水分子缔合

5、在一起成为一个巨大的分子。冰中每个水分子都被相邻的四个水分子包围着，每个水分子位于四面体的顶点，因此冰的结构中具有较大的空隙，故密度反而比水小。二、水的物理性质纯水是一种无色、无味、无臭的透明液体，深层的天然水呈蓝绿色，如海水、湖水等。泉水稍有甘甜味。在一个大气压下，纯水的凝固点（冰点）是0C，沸点是100C。水具有三种特殊的物理性质。（1）水的偶极矩为1.87D，表现有很大的极性。（2）在所有的固态和液态物质中，水的比热容最大，为4.1868103J·Kg-1K-1。（为什么？）（3）和绝大多数的物质凝固时体

6、积缩小，密度增大的情况不同，水结冰时，体积变大，密度减小。水的密度在3.98C(276.98K)时最大，其值为1.0gcm-3。ThephysicalPropertyofWater二、水的物理性质ThephysicalPropertyofWater冰和水的体积与温度的关系图从图中可以看到在276.98K时，单位质量的水体积最小，密度最大。276.98K以下时水的密度反而降低，在273K结冰时，密度突然变小（273K时水的密度为0.999gcm-3，冰的密度为0.9168gcm-3）。冰和水的体积与温度的关系图二、水

7、的物理性质ThephysicalPropertyofWater水密度反常的原因是：接近沸点的水主要以单分子存在，冷却时分子热运动减缓，分子间距离缩小。同时水的缔合程度增大，分子间排列变得紧密。这两种因素使水在温度降低时，密度增大。当温度降到276.98K时，密度最大。当温度继续降低时，出现了较多的(H2O)3三聚水分子，即具有类似冰结构的较大缔合分子，他们结构疏松，所以276.98K以下，水的密度反而降低。到冰点时，全部的水分子缔合成一个巨大的缔合分子，结构中具有较大的空隙，因此密度突然大幅度下降。严冬季节，冰封水面

8、时，由于冰的密度比水小，所以冰浮在水面上，此时下面的水层不易冷却，有利于水生动植物的越冬生存。二、水的物理性质ThephysicalPropertyofWater水的分子量虽然不大，但水的熔沸点，熔化热和蒸发热都异常的高。水与第六主族其他元素的氢化物熔沸点的比较图中虚线表示按直线外推时，水的熔沸点的估计值。由于水分子间存在氢键，在分子间产生了较