工程化学6讲述.ppt

2. 溶液的凝固点下降 例如汽车发动机用水作冷却液，在冬天往往因水结冰而把水箱冻裂，而在水中加入乙二醇，制成防冻液，能使溶液在 -40℃不结冰，防止水箱冻裂。 如果水中加入的是电解质如NaCl，它电离成正负离子，使凝固点下降得更多，实验室常用冰、水和NaCl组成溶液得到零度以下的低温。 第四章 物质的聚集状态 4. 3 溶液 4. 3. 4 稀溶液的依数性 3. 溶液的沸点升高 在稀溶液中，升高值(ΔTb)为 式中ΔTb 表示难挥发非电解质稀溶液的沸点升高值，Tb*、Tb 分别表示纯溶剂和溶液的沸点，bB是质量摩尔浓度，单位为mol·kg–1， 溶剂 沸点(℃) Kb (K·kg·mol–1) 醋酸 苯 氯仿 水 117.9 80. 1 61. 7 100. 0 3. 07 2. 53 3. 63 0. 512 第四章 物质的聚集状态 4. 3 溶液 4. 3. 4 稀溶液的依数性 4. 溶液的渗透压 把溶液与水用半透膜分割开(见图A)，水会通过半透膜进入溶液，导致溶液的压力升高(见图B)，平衡时溶液与水之间的压力差称之为渗透压，渗透压是为维持被半透膜所隔开的溶液与纯溶剂之间的渗透平衡而需要的额外压力。 第四章 物质的聚集状态 4. 3 溶液 4. 3. 4 稀溶液的依数性 4. 溶液的渗透压 实验发现，难挥发的非电解质稀溶液的渗透压与溶液的体积摩尔浓度及热力学温度成正比。1887年，荷兰物理学化学家范特霍夫(J. H. van t Hoff)，提出了稀溶液的渗透压与温度和溶质浓度的关系式： 其中c为溶液的浓度，R为理想气体常数，T为绝对温度，n为物质的量，V为溶液体积。 第四章 物质的聚集状态 4. 3 溶液 4. 3. 4 稀溶液的依数性 4. 溶液的渗透压 如果在溶液的一侧施加一个大于渗透压的外压力，则溶剂由溶液一侧通过半透膜向纯溶剂或低浓度方向渗透，这种现象称为反渗透(见图C) 。它为海水淡化和环境保护中的废水处理提供了一个重要方法。 第四章 物质的聚集状态 晶体是内部质点(原子、分子或离子)在三维空间成周期性重复排列的固体。非晶体内部质点排列杂乱无章。 4. 4 固体 4. 4. 1. 晶体和非晶体 第四章 物质的聚集状态 晶体的外形 4. 4 固体 4. 4. 1. 晶体和非晶体 图A 晶体：绿宝石，Be3Al2Si6O18、重晶石(BaSO4)和方解石式CaCO3、霰石, 文石 第四章 物质的聚集状态 1．晶体有整齐规则的几何外形：例如我们看到的食盐结晶是一个个立方体，石英(SiO2)晶体是六方体，方解石(CaCO3)晶体是棱面体。而非晶体如玻璃，石蜡，松香则没有一定的几何外形，称作无定形。 晶体特征，我们可以根据这三个特征来区分晶体和非晶体。 2．晶体有固定的熔点：恒压下晶体有固定的熔化温度，例如把冰加热，在低于0℃时不融化，加热到0℃才融化，再加热，体系温度不变，直至冰全部融化后温度才上升。这说明冰有固定的熔点。 3．晶体有各向异性的特点：晶体在不同方向上的硬度、热膨胀系数、导热性、电阻率、折射率等都是不同的。如云母在某个方向上可以剥开，石墨在平行石墨层的方向上导电率比垂直于石墨层的方向上导电率高一万多倍，导热率大5-6倍，这就是各向异性。 第四章 物质的聚集状态 4. 4 固体 4. 4. 1. 晶体和非晶体 与之对应的非晶体如玻璃，石蜡，松香则没有一定的几何外形，称作无定形；非晶体是各向同性的；而非晶体就没有固定的熔点，如松香在50-70℃之间软化，70℃以上才基本成为熔体。 晶体与非晶体可以相互转换的。如涤纶的熔体迅速冷却得到的是无定形体，若缓慢冷却，却可得到晶体。 同一物质可以有不同的晶型，如石墨和金刚石都是由碳原子组成，但是它们是不同的晶体，称为同质异晶。改变外界条件，同质异晶间会相互改变。 晶体又可分为单晶和多晶，单晶内部的粒子是按照某种规律整齐排列的，而多晶是由多个单晶体聚集而成的。如果多晶组成部分的晶体颗粒及微小，则称为微晶体，如碳黑。 第四章 物质的聚集状态 1．离子晶体 在离子晶体(ionic crystals)的晶格结点上交替排列着正、负离子。由于正负离子间有很强的离子键(静电引力)作用，所以离子晶体有较高的熔点和较大的硬度(常呈现硬而脆)。固体不导电，熔化时或溶解在极性溶剂中能导电。 一般来说，s区的元素(H、Li、Be除外)与p区元素形成的是典型的离子键。 形成的固体是离子晶体。 晶体可按质点上的物质类型不同和质点间的作用力不同分为离子晶体、分子晶体、原子晶体和金属晶体。还有混合型的晶体(晶格包含两种以上的类型)例如：石墨、氮化硼等。 第四章 物质的聚集状态