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3.2.1分散体系

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2019年第一章分散体系.pps

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无机及化学分析Inorganic & Analytical Chemistry第一章分散体系Dispersed System本章学习要求1、了解分散体系的分类；2、掌握溶液浓度的定义及其相互换算；3、掌握稀溶液的依数性及其计算；4、掌握胶体的特性及胶团结构式的书写；5、掌握溶液的稳定性与凝结。

1.1分散系分类1.分散系的定义由一种或几种物质分散在另一种物质中所形成的体系。

分散质（相）（dispersion phase)被分散的物质分散剂（dispersed medium）起分散作用的物质细小水滴 + 空气→云雾 相 在体系内部物理性质和化学性质完全均匀的部分称为相。

分散系在自然界中广为存在: ▼▼ ▼ 金属化合物 + 岩石→ 矿石 二氧化碳 + 水 →汽水2.分散系的分类1) 按物质的聚集状态分类：分散质分散剂实例气气空气、液气云、雾固气烟、尘气液汽水、泡沫液液牛奶、豆浆、固液泥浆、溶液、气固泡沫塑料、馒头液固珍珠、肉冻、固固合金、有色玻璃2) 按分散质粒子直径大小分类：分散系直径/nm实例特征相系溶液＜1 蔗糖水食盐水最稳定,不沉降、能透过滤纸单胶体1-100血液AgI 溶胶微浑浊半透明或不浑浊透明,有Tyndal尔现象多粗＞100 牛奶泥浆不透明、不稳定不透过滤纸多1.2 溶液1.溶液 (Solutions)物质的量及其单位： 1) 物质的量n ： 表示物质基本单元数目多少的物理量。

2) 单位： mol分散质以小分子、离子或原子为质点均 匀地分散在分散剂中所形成的分散系。

V /)B (n )B (c 一升溶液中所含溶质B 的物质的量2. 溶液浓度的表示方法电子及其它粒子的特定组合。

4) 摩尔质量： M B = m B /n B1) 物质的量浓度 c(B) ① 定义: ② 公式: ③ 单位: mol ·dm -3 (mol ·L -1)系统中组成物质的基本组分,可是分子、原子、离子、 3) 基本单元：一千克溶剂中所含溶质B 的物质的量 2) 质量摩尔浓度 b(B)① 定义: ② 公式:③ 单位: mol ·kg -1 与温度无关。

乳液聚合3.2

乳液聚合3.2
O CH2CH2O mH
CH2CH2 N CH2CH2 N n
C12H25
CH2COOH
二、天然高分子乳化剂
常见的有明胶（果冻的原料）、蛋清、羧甲基 （或其它基团）纤维素、阿拉伯树脂、藻朊酸钠、 乳化剂
一、阴离子型 1. 烃基丙烯酸-2-乙磺酸钠盐
O R C C O CH2CH2 SO3Na
O CH2 CH C O CH2CH2O n
C9H10
四、两性型
甲基丙烯酸-2-磺酸基丙酯基三甲基氯化铵
CH3
CH2 C
+
CO
Cl-
O CH2CH CH2 N(CH3)3
SO3H
3.3 在乳液聚合中乳化剂的作用
• 3.3.1 降低表面张力
每一种液体都具有一定的表面张力，当向水中加入乳化 剂以后，其表面张力会明显下降。并且乳化剂种类的不同、用 量不同其表面张力下降的程度也有所不同
一、季铵盐类 1 烷基季铵盐 RN+(CH3)3Cl-，RN+(CH3)2CH2C6H5Cl-
2 醚结构季铵盐 R
O C2H4OC2H4N+(CH3)2C2H5Cl-
3 酰胺结构季铵盐 RCONHC3H6N+(CH3)2CH2C6H5Cl-
4 杂环结构季铵盐
R N+
Cl-
二、其他胺的盐类 1 伯胺的盐 RNH2·HCl 2 仲胺的盐 RNH(CH3)·HCl 3 叔胺的盐 RN(CH3)2·HCl 4 酯结构胺的盐 RCOOC2H4N(CH2CH2OH)2·HCl 5 酰胺结构胺的盐 RCONHC2H4N(C2H5)2·HCl 6 烷基双胍盐酸盐 RNHC(NH)NHC(NH)NH2·HCl
4 磺酸类

分散体系分散相物质分散于分散介质中所形成的微不均匀体系

分散体系分散相物质分散于分散介质中所形成的微不均匀体系

分散体系：分散相物质分散于分散介质中所形成的微不均匀体系胶体分散体系： 高度分散的分散体系，分散相颗粒大小通常为1nm~1μm 粗分散体系：分散相颗粒大小> 1μm 憎液胶体(lyophobic colloids)——溶胶 热力学不稳定亲液胶体(lyophilic colloids)——大分子溶液 缔合胶体(association colloids)——胶束等 热力学稳定数均直径-显微镜法 面均直径-吸附实验 体均直径-密度测量 dA / dn →多分散度数均分子质量-渗透压法 重均分子质量-光散射法 Z 均分子质量-沉降平衡法 Mw /Mn →多分散度胶体纳米粒子的特性表面效应 – 表面原子占大多数量子尺寸效应 - (1)金属费米能级附近的电子能级由准连续能级变为离散能级的现象；(2)半导体出现不连续的价带与导带能级并且二者间能隙变宽的现象。

小尺寸效应 - 随纳米粒子粒径减小，熔点降低，临界超导温度升高、磁有序态向磁无序态转变、等离子共振吸收峰发生移动、声子谱发生改变、构成的纳米块材力学性能改善宏观量子隧道效应、介电限域效应等得到稳定憎液胶体的条件：(1)分散相在介质中的溶解度很小 (2)有稳定剂存在制备方法：分散法：将大块物质分割为胶体粒子——用于制备粗分散体系1 机械研磨2 超声分散法 - 广泛用于制备乳状液3 电分散法 - 用于制备金属溶胶4 胶溶法 - 使新生成的胶体聚沉物重新转化为溶胶凝聚法 使分子或离子凝聚成胶体大小的粒子—用于制备胶体分散体系1 物理法 - 更换溶剂或改变温度使胶体粒子析出2 化学法 - 利用复分解、水解、氧化还原等反应形成不溶化合物 凝聚法制备溶胶原理：胶体粒子的形成分为两个阶段：晶核形成与晶体生长溶胶的纯化：渗析、超过滤单分散胶体的制备：均匀沉淀法 -要求稀溶液和较长反应时间（强制水解、沉淀剂受控释放、金属配合物分解或还原、醇盐水解法） 双注入沉淀法能够迅速合成相对较高浓度的均匀胶体凝胶-溶胶转化法 - 首先形成一个前体凝胶骨架，再以其作为反应介质和反应离子源转化成为致密的胶体粒子。

第二章 分散体系_PPT课件

第二章 分散体系_PPT课件
定形胶状物。 过滤实验：
把各种溶液或胶体按右图实验，观察分散质是否 能透过羊皮纸。
结果：溶液的分散质（溶质）能透过羊皮纸，但 胶体的分散质不能。
第一章 溶液和胶体
第一节 分散体系 第二节 溶液的浓度 第三节 稀溶液的依数性 第四节 胶体溶液 第五节 乳状液和表面活性剂
第二节 溶液的浓度
第一节 分散体系
分散体系：一种或几种物质(分散质)分散 在另一种物质(分散剂)中所形成的体系.
按分散质粒子的大小分类，分散体系分为三类:
类型
分散质粒 子大小
主要性质
实例
分子/离子 分散体系
(溶液)
单相, 很稳定,扩散速度快
<1nm 能透过半透膜，电子显微镜
不可见
食盐水 蔗糖水
胶体分散系 1~100
一、物质的量及其单位
❖ 物质的量n——表示系统中所含基本单元的数量。SI 制基本物理量,单位为mol，称为“摩尔”。
❖ 基本单元——可以是分子、离子、原子及其他粒子， 或这些粒子的特定组合。
❖ 摩尔——是一系统的物质的量，该系统中所包含的 基本单元与0.012kg 12C的原子数目相等。1mol的任 何物质均含有6.02*1023个基本单元数。
一温度时，paq＜p* 。 蒸汽压下降值:Δp = p*- p
蒸汽压下降原因：
溶质分子→溶剂化，束缚一些 高能量的溶剂分子；
溶剂表面被溶质分子占据。单位 时间内逸出液面的溶剂分子数目 便相应地减少了；
拉乌尔定律(定量计算)：
一定T下，难挥发非电解质稀溶液的蒸气压p 等于纯溶剂的蒸气压p*乘以溶剂在溶液中的
(溶胶和
nm
高分子溶液)
多相/单相,较稳定,扩散速度慢,

分散体系

分散体系

（2）按胶体溶液的稳定性分类
1）溶胶
直径在1nm~100nm之间的难溶物固体粒子
分散在液体介质中，有很大的相界面，易聚沉，分
散相与分散介质不同相，是热力学上的不稳定体系。 一旦将介质蒸发掉，再加入介质就无法再形成 溶胶，是一个不可逆体系，如氢氧化铁溶胶、碘化 银溶胶等。 这是胶体分散体系中主要研究的内容。
dx
为
设通过AB面的扩散的量为m，则扩散速度 ，它与浓度梯度和AB截面积A成正比。
用公式表示为：
这就是斐克第一定律。 式中D为扩散系数，其物理意义为：单位浓度梯 度、单位时间内通过单位截面积的质量。 式中负号表示扩散发生在浓度降低的方向， <0，而 >0。
由以上介绍可知： 就体系而言，浓度梯度越大， 胶体粒子扩散越快； 就胶体粒子而言，半径越小， 扩散能力越强，扩散速度越快。
AgNO3（稍过量）+ KI→ AgI (溶胶） +KNO3
三、溶胶的净化
1、溶胶净化的原因 用凝聚法制得的溶胶都是多分散性的，即体
系中含有大小不等的各类粒子，其中有一些可能
会超出胶体颗粒的范围。而用化学法制得的溶胶 通常都含有较多的电解质，虽然适量的电解质可 以作为溶胶的稳定剂，但过多电解质又会降低溶 胶的稳定性。因此，欲得比较纯净、稳定的溶胶，
四、沉降与沉降平衡
溶胶是高度分散体系，胶粒一方面受到重力的吸 引而下降，另一方面由于布朗运动引起的扩散(扩散力) 促使浓度趋于均一。 沉降与扩散为一对矛盾的两个方面 沉降 扩散 真溶液 粗分散系统 胶体系统 平衡 分散相分布 均相 沉于底部 形成浓梯
当这两种相反的作用力 相等时，粒子的分布达到平 衡，这种平衡称为沉降平衡。
B.蒸气凝聚法

3.2.1 土壤样品的采集.

3.2.1 土壤样品的采集.

土壤样品的采样原则

代表性 对应性 典型性 适时性 防止污染
《环境监测与分析》
土壤样品的采集
土壤样品的采集
调查
布点
采样
《环境监测与分析》
土壤样品的采集
调查的目的：为采样的合理布局奠定基础
《环境监测与分析》
资料的收集
自然环境方面的资料
• • • • • • • • • • • 土壤类型 植被 区域土壤元素背景值 土地利用 水土流失 自然灾害 水系 地下水 地质 地形地貌 气象
干旱地区剖面发育不完整的土壤，采集表层 （0～20cm）、中土层（50cm）和底土层 （100cm）附近的样品。
《环境监测》
《环境监测》
采样时间和频率
采样时间和频率
• 一般土壤在农作物收获期采样测定，必测项目一年测定一次， 其他项目3～5年测定一次。
《环境监测》
《环境监测》
采样量
舍去
舍去
舍去
梅花形布点法
• 适用于面积较小、地势平坦、土壤物质和污 染程度较均匀的地块。
棋盘式布点法
• 适用于中等面积、地势平坦、地形完整开阔 的地块，一般设10个以上分点。该法也适 用于受固体废物污染的土壤，应设20个以 上分点。
对角线布点法 棋盘式布点法 梅花形布点法
《环境监测》
采样点布设方法（续）
蛇形布点法
《土壤环境监测技术规范》
（HJ/T 166－2004）
推荐布点方法
《环境监测》
土壤样品的采集：剖面样品
了解土壤污染深度时采集剖面样品：按土壤 剖面层次分层采样。
A层(耕作层)
B层(亚层、淀积层)
C层(风化母岩层、 母质层)
底岩层

分散体系


以AgNO3 和 KI溶液制备AgI AgNO3 + KI → AgI + KNO3
[( AgI )m nI (n x)K ]x xK [( AgI )m nAg (n x)NO3 ]x xNO3
胶核
紧密层 分散层
胶粒
胶团
8.9 溶胶的聚沉和絮凝
溶胶的稳定性
动力学稳定性 由于胶体粒子小，布朗运动激烈，在重力场中不易沉降， 使胶粒具有动力稳定性。
（1）溶胶的光学性质 —— 丁达尔效应
在暗室中，让一束光线通过一透明的溶胶，从垂直于光束的 方向可以看到溶胶中显出一浑浊发亮的光柱，仔细观察可以 看到内有微粒闪烁。这种现象称为丁达尔(Tyndall)效应。
胶体的丁达尔现象
树林中的丁达尔现象
当光线照射到微粒上时，可能发生两种情况：
微粒尺寸大于入射光波长
3. 温度的影响 温度增加，粒子碰撞机会增多，碰撞强度增加
4. 胶体体系的相互作用 带不同电荷的胶粒相互吸引而聚沉。
电泳：在电场作用下，固体的分散相粒子在液体介质中作 定向移动。
电渗：在电场作用下，固体的分散相粒子不动，而液体介 质发生定向移动。
电泳
带电胶粒在外加电场的作用下向带相反电荷的电极做定向运动
溶胶粒子的电泳速度与粒子所 带电量及外加电势梯度成正比， 与介质粘度计粒子大小成反比
应用：分离蛋白质、核酸 浓缩橡胶的乳液 电镀、电泳涂漆
例如：SO2 + H2O → H2SO3 → SO32- + 2H+
（3）溶胶粒子的双电层
反电荷层分为 紧密层：反电荷离子在溶胶粒子周围，处于电 场中，随胶粒一起向某一电极运动
分散层：反电荷离子虽受到溶胶粒子静电引力 的影响，但可脱离溶胶粒子而移动。处于电场 中，会与胶粒反向而朝另一电极移动

第1章-分散体系


bB
nB mA
1000
得： mA mB mA VAB 1L mA 1000 g
bB
mB M B mA
1000
5.18 3.06 10 4
1.69 10 4 mol kg1
Tb Kb bB 0.512 K kg mol 1 1.69 10 4 mol kg 8.65 10 5 K
（水分子）通过，而部分分子不允许通过的膜。
渗透(osmosis)： 由物质粒子（溶剂分子）通过半透膜单向扩散的现象。
渗透压(osmosis pressure)
为了维持半透膜两边的溶液与纯溶剂之间的渗透
平衡而需要施加的最小压力。
若：p>π ？
π
π
溶液 纯水
溶液 纯水
范特霍夫定律 V nBRT
cB RT
在水溶液中能完全电离的电解质，事实上 强电解质并非完全解离。
电解质
表观解
离度%
KCl ZnSO4 HCl
86 40 92
HNO3 H2SO4 NaOH Ba(OH)2
9 2 61 91 81
在强电解质溶液中，一种离子被异号离子所 包围的现象称为离子氛。由于离子氛使离子的运 动受到相互牵制。
“完全电离”只对稀溶液才是合理的近 似，对于浓溶液，情况就完全不同了。
2）稀溶液的蒸气压
水分子xA
溶质分子xB
纯水蒸气压 pA*
溶液蒸气压 p
大于
纯溶剂中加入难挥发非电解质后，达平衡时，p溶液 总是小于同 温度下的p纯溶剂 ，即溶液的蒸气压下降。
?问题
一封闭箱处于恒温环境中，箱内有两杯 液体，A杯为纯水，B杯为蔗糖水溶液。静 置足够长时间后，会发生什么变化？

发电厂机组分散控制系统(DCS)技术要求

发电厂机组分散控制系统（DCS）技术要求目录1. 范围 (2)1.1 总则 (2)2. 规范和标准 (2)2.1 引用的规范和标准 (2)3. 技术要求 (4)3.1 总则 (4)3.2 硬件要求 (5)3.2.1 总则 (5)3.2.2 处理器模件 (5)3.2.3 过程输入／输出（I／O） (6)3.2.4 Gateway (8)3.2.5 外围设备 (8)3.2.6 电源 (9)3.2.7 环境 (9)3.2.8 电子装置机柜和接线 (10)3.2.9 系统扩展 (10)3.2.10接地和隔离 (11)3.3 软件要求 (11)3.4 人机接口 (12)3.4.1 操作员站 (12)3.4.2 手动控制装置 (13)3.4.3 工程师站 (13)3.5 数据通讯系统 (14)3.6 数据采集系统（DAS） (15)3.6.1 总则 (15)3.6.2 显示 (15)3.6.3 记录 (19)3.6.4 历史数据的存储和检索（HSR) (20)3.6.5 性能计算 (20)3.7 模拟量控制系统（MCS） (21)3.7.1 基本要求 (21)3.7.2 具体功能 (24)3.8 顺序控制系统（SCS） (30)3.8.1 基本要求 (30)3.9汽轮机数字电液调节系统（DEH） (32)3.9.1 基本要求 (32)3.9.2 基本的控制功能 (33)3.9.3甩负荷控制功能 (35)3.9.4 热应力计算功能 (35)3.9.5 主汽压力控制功能 (35)3.9.6 运行方式 (36)3.9.7 液压系统（EH） (36)3.9.8液压系统执行机构 (37)3.9.9就地仪表 (37)3.10 汽机紧急跳闸保护系统（ETS） (37)1. 范围1.1 总则1.1.1 本规范书对发电厂机组（125MW）采用的分散控制系统（以下简称DCS）提出了技术方面和有关方面的要求。

1.1.2 本规范书提出的是最低限度的要求。

物理化学分散系统

憎液溶胶
按胶体溶液的稳定性分类：
亲液溶胶
按分散相粒子的大小分类
1.分子分散体系
分散相与分散介质以分子或离子形式彼此混溶，没有界面，是均 匀的单相，分子半径大小在10-9 m以下 。通常把这种体系称为真溶液， 如CuSO4、蔗糖溶液。
2.胶体分散体系
分散相粒子的半径在10-9 ~ 10-7 m （ 1 nm~100 nm ）以下 之间的体 系。目测是均匀的，但实际是多相不均匀体系。也有的将1 nm ~ 1000 nm之间的粒子归入胶体范畴。如AgI溶胶、金溶胶等。
1827 年植物学家布朗（Brown)用显微镜观察到悬浮在液面上的花粉 粉末不断地作不规则的运动。 后来又发现许多其它物质如煤、 化石、金属等的粉末也都有类似的 现象。人们称微粒的这种运动为布朗运动。 但在很长的一段时间里，这种现象的本质没有得到阐明。
Brown运动
1903年发明了超显微镜，为研究 布朗运动提供了物质条件。 用超显微镜可以观察到溶胶粒 子不断地作不规则“之”字形
斐克第一定律
如图所示，设任一平行于 AB 面的截面上浓度是均匀的，但水平方向 自左至右浓度变稀，梯度为dc/dx。
设通过AB面的扩散质量为m，则扩散速度为dm/dt，它与浓度梯度和 AB截面积A成正比。
斐克第一定律
用公式表示为：
dm dc DA dt dx
这就是斐克第一定律。 式中D为扩散系数，其物理意义为：单位浓 度梯度、单位时间内通过单位截面积的质量。 式中负号表示扩散发生在浓度降低的方向， dc/dx < 0, 而 dm/dt >0。
的运动，从而能够测出在一定
时间内粒子的平均位移。 通过大量观察，得出结论：粒子越小，布朗运动越激烈。其运动激烈
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如：把CuSO4· 5H2O溶于水所得溶液，其溶质是CuSO4
练习5： 把CO2气体通入水中，得到碳酸溶液，其溶 H2CO3 ，写出有关方程_____________ 质是______
把CaO粉末放入水中，得到石灰水，其溶质 是______ ，写出有关方程式 _____________ Ca(OH) 2 把CuSO4 · 5H2O 溶于水所得溶液，其溶质是 ___________ CuSO4
3、（05）以下饮料和食品中，属于溶液的是 （ C） A、豆浆 B、牛奶 C、矿泉水 D、果酱
4、下列各组物质混合后，能形成溶液的是 （C ） A、煤油和水 B、硫酸铜溶液和氢氧化钠溶液 C、汽油和柴油 D、二氧化碳通入澄清石灰水
2、溶液的组成(溶液由溶质和溶剂组成)
• (1) 溶质——被溶解的物质 • (2) 溶剂——溶解其它物质的物质 水永远都是作为溶剂； 液液混合中含量较多的作溶剂，含 量较少的作溶质。 固-液、气-液混合，液体是溶剂； • (3) 命名：溶质名称+溶剂名称+ “溶液” – 如：碘的酒精溶液 简称：碘酒 – 葡萄糖的水溶液 简称：葡萄糖溶液
分别指出下列各种溶液里的溶质和溶剂是什么物质
溶液 食盐水 碘酒 澄清石灰水 酒精溶液 溶质 溶剂
食盐 NaCl 碘 I2
氢氧化钙 Ca(OH)2
水 H2O 酒精 水 H2O 水 H2O 汽油 水 H2O
植物油的汽油溶液
硝酸银溶液
酒精 植物油
硝酸银 AgNO3
溶质的质量，记作
溶剂的质量，记作 溶液的质量，记作
思路：
混 合 物
透明（均一、稳定） 溶液 如：自来水、KNO3溶液
有难溶性液体 乳浊液 如： 油+水
不透明（不均一、不稳定）
有难溶ห้องสมุดไป่ตู้固体
悬浊液 如：CaCO3+水
悬浊液 练习1、水泥浆是__________ ； 溶液 矿泉水是__________ ； 纯净物 水是___________
2、（03）将白醋、食用油、食盐、酒精分别放入水 中，不能形成溶液的是 （ B） A、白醋 B、食用油 C、食盐 D、酒精
注意：物质A溶于水得到的某种溶液，判断其溶质？溶质 不一定是A，应该视具体情况分析，归结有下三种情况： （1） A物质不含结晶水，也不与水发生反应。溶于水 所得溶液其溶质仍为A。 如：把食盐(NaCl)溶于水，其溶质就是NaCl。把HCl 气体溶于水得到盐酸溶液，其溶质为HCl （2） A物质不含结晶水，但能与水发生反应。其生成物 为溶质。 如：把CO2气体通入水中所得碳酸溶液，其溶质是 H2CO3；把CaO粉末放入水中得到石灰水，其溶质是 Ca(OH)2。 （3） A物质不与水发生反应，但其组成含有结晶水。
3.2 溶液
一、分散体系
动手做实验
• 1、悬浊液—难溶性固体和水组 将下列物质分别放入水 成的不均一、不稳定的混合物。 中，振荡并观察现象 乳浊液—难溶性液体和水组成的不
均一、不稳定的混合物
实验 硝酸钾 碳酸钙粉末 植物油 现象
浊液——不均一、不稳定的混合 物
完全溶解 不溶解 不溶解
• 2、 溶液——一种或一种以上物 质分散到另一种物质里， 形成 均一、稳定的混合物。
m（溶质）
m（溶剂） m（溶液）
溶液是由__________和__________组成。
溶质
溶剂
m （溶质） + m（溶剂）= m（溶液） 三者联系式为： ______________________________
示例：向装有20克水的烧杯中，投入5克氯 化钠，充分搅拌，发现有1克氯化钠未溶解。 m（溶质）= m（溶剂）= m（溶液）= 4克 20克 24克
均一:外观上是澄清的透明的,密度、浓度处处相等.
稳定:长时间放置不会发生分层现象.
溶液是澄清的、透明的但不一定是无色的，如： CuSO4溶液是蓝色的； 澄清的透明的液体不一定是溶液，如：
水是透明的，但水不是溶液，因为水是纯净物。
概念判断：溶液、浊液（悬浊液、乳浊液） 乳浊液 思考：牛奶是___________