第 11 章. 解决方案
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1. 物质分类
2. 概述
3. 溶解度
4. 解决方案的一般属性
5. 胶体
## 1. 物质分类
⑴ 纯物质： 分为元素和化合物
⑵ 混合物： 分为均质混合物和非均质混合物
⑶ 要素
① 仅由一种元素组成的物质
② 示例 ： 铜 (Cu)、氮 (N2)、铁 (Fe)、金刚石 (C)、铝 (Al)
⑷ 化合物
① 由两种或两种以上不同元素按一定比例组成的物质
② 示例： 二氧化碳（CO2）、硫酸铜（CuSO4）、水（H2O）
⑸ 均质混合物（溶液）
① 两种或两种以上纯物质均匀混合且成分全部相同的混合物
② 示例： 空气、糖溶液
⑹ 非均质混合物
① 两种或两种以上纯物质不均匀混合的混合物，其成分随服用的份数而变化
② 示例： 泥水、牛奶
2.概述
⑴ 解的形成
① 溶剂 : 溶解物质
○ 示例 : 盐水中的水
○ 示例： 乙醇溶液中含量较多的组分
② 溶质 : 溶解物质
○ 示例 : 盐水中的盐
○ 示例： 乙醇溶液中含量较少的组分
③ 溶剂化 ： 溶质溶解在溶剂中的现象
○ 溶液形成过程中溶剂包围溶质颗粒
○ 当水为溶剂时，称为水合
⑵ 溶液浓缩
①质量%、体积%
② 摩尔浓度 (M) : 每升溶剂中溶质的摩尔数
③ 摩尔浓度 (m) : 每千克溶剂中溶质的摩尔数
④ 摩尔分数 (x) : 溶剂颗粒数与溶质颗粒数之比
⑤ ppm、ppb
⑶ 解决方案类型
①不饱和溶液：能溶解更多溶质的溶液
② 饱和溶液 ： 溶质溶解量最大的溶液
③ 过饱和溶液： 含有比饱和溶液更多的溶质的溶液，导致溶质沉淀
⑷ 电解质和非电解质
① 电解质 ： 溶解在水中即可导电的物质
○ 电解质由带相反电荷的颗粒组成，在溶液中会离解
○ 示例 : 盐、硫酸铜(II)
② 非电解质 ： 溶于水时不导电的物质
○ 示例 : 蒸馏水、乙醇、糖溶液
③ 强电解质 ： 在溶液中广泛电离的物质
○ 高离子浓度是强电解质的特征
○ 示例： 离子化合物（NaCl）、强酸（HCl）、强碱（NaOH）等。
④ 弱电解质 ： 在溶液中电离程度较低的物质
○ 低离子浓度是弱电解质的特征
○ 示例 ： 弱酸（CH3COOH）、弱碱（NH4OH）等。
3.溶解度
⑴ 溶解度的基本原理
① 溶液的焓
○ ΔH 解 = ΔH 晶格 + ΔH 水合 : M+(g) + N-(g) → M+(aq) + N-(aq)
○ ΔH 晶格，晶格 (< 0) : M+(g) + N-(g) → MN(s)
○ 金属离子半径越小，晶格焓的绝对值越大
○ ΔH水合，水合 (0 ± ) : MN(s) → M+(aq) + N-(aq)
② 水合作用 : 溶液中水分子包围溶质颗粒» ○ 离子溶质 : 较小的离子和较高的电荷导致更强的水合作用
○ 水合导致水分子有序，导致溶剂熵降低
○ 水合作用破坏了溶质颗粒的规则结构，导致溶质熵增加
○ 水合是一个熵增加的过程
○ 纯溶剂蒸发时的熵变 = 气体熵 - 溶剂熵 > 气体熵 - 溶液熵 = 溶液的蒸发熵
⑵ 温度和溶解度
① 固体的溶解度： 随温度增加，吸热反应（ΔHsolution > 0）
② 气体溶解度（也适用于某些固体） : 随温度降低，放热反应 (ΔHsolution < 0)
③ 亨利定律
○ 公式：溶液中浓度（C）=亨利常数（K）×气体分压（P）
○ 气体溶解度与气体分压成正比
○ 主要适用于低溶解度气体
○ 亨利定律的推导
⑶ 极性和溶解度：“相似相溶”
① 极性溶剂有效溶解极性溶质
② 非极性溶剂有效溶解非极性溶质
4.溶液的一般性质
⑴ 定义
① 与溶质颗粒数量相关的性质，无论溶质的类型如何
② 在理想解的假设下，熵是所有一般性质的根本因素
⑵ 范特霍夫因子：记为i
① 定义
② 示例： 当 NaCl(s) 溶解在水中时，完全解离为 Na+(aq) 和 Cl-(aq)，因此 Van’t Hoff 因子为 2
③ 真实溶液： 随着浓度变高，离子电荷变大，溶液中形成更多离子对，导致 i 减小
④ 电离度和范特霍夫因子
⑶ 降低蒸气压
① 拉乌尔定律
○ 含量 1. 在平衡状态下，各组分的分压与液体混合物中该组分的摩尔分数成正比
○ 含量2. 混合物的体积等于混合前各组分体积之和
○ 内容3. 混合物中的分子间相互作用与纯组分之间的分子间相互作用相同
○ 相关方程
② 当溶剂和溶质均形成蒸气压时
③理想解（↔非理想解）：满足拉乌尔定律的解
图 1. 拉乌尔定律和正偏差、负偏差 [脚注：1]
○ P 溶液 = P 过饱和溶液：ΔH 溶解度 = 0
○ P 溶液 < 过饱和 P 溶液：溶剂不喜欢汽化，蒸气压降低 ⇔ 强溶质-溶剂相互作用 ⇔ ΔH 增溶 < 0
○ P 溶液 > P 过饱和溶液：溶剂容易蒸发，蒸气压增加 ⇔ 溶质-溶剂相互作用弱 ⇔ ΔH 增溶 > 0
④ 理想溶液的分馏：理想溶液在液相和气相中具有不同的成分→重复的汽化和冷凝可以提取纯净的成分
⑷ 沸点升高：第一近似值，适用于稀溶液和小的温度变化
⑸ 凝固点降低：第一近似值，对于稀溶液和小的温度变化有效
① 摩尔压低常数 Kf 是 溶剂 的属性，而不是溶质的属性
⑹ 渗透现象（渗透）
① 渗透
○ 由于半透膜分隔的两种溶液之间的浓度差异，溶剂分子发生移动的现象（自由分子的扩散）
○ 渗透压：防止渗透所需的压力。使用范特霍夫定律制定
π = CRT × i» ○ 渗透压公式与理想气体方程的相似性：由于溶液中溶质分子的稀释性质，它们的行为类似于理想气体
② 反渗透
○ 当施加大于渗透压的压力时，水从高浓度移动到低浓度
○ 反渗透所需的理论压力 = 当部分水被去除且渗透压增加时达到平衡所需的压力
○ 示例
5。胶体
⑴ 概述
①定义：分散在气体或液体介质中的1μm至1000μm的颗粒
② 分散在气体中的颗粒称为气溶胶
⑵ 性质：粒径
① 丁达尔现象
○ 定义：由于胶体中的颗粒，光路变得可见
○ 瑞利散射 和廷德尔现象都会散射特定波长，但散射的条件和路径不同
○ 迄今为止尚无准确的数学公式描述丁达尔现象
② 透析：物质通过半透膜扩散
○ 透析溶液浓度 > 溶液浓度：物质从透析溶液移动到溶液
○ 透析液浓度=溶液浓度：无物质移动
○ 透析液浓度 < 溶液浓度：物质从溶液移动到透析液
○ 肾血液透析是代表性应用
③ 吸附
④ 布朗运动：胶体粒子在液体介质中的随机运动
○ 爱因斯坦进行数学分析并获得诺贝尔奖
○ 应用：动态光散射 (DLS) 测量反射布朗运动的散射光以确定颗粒尺寸
○ 绘制第一个时间-强度图
图。 2. DLS 设置和强度-时间图
○ 使用互相关比较两个强度-时间图以绘制延迟时间相关函数图
图。 3. 延迟相关函数图
○ 分析指数衰减曲线以确定平移扩散系数 Dt
○ 根据斯托克斯-爱因斯坦定律计算流体动力学直径 Dh
⑶ 性质：电荷
①【电泳】(https://jb243.github.io/pages/77)
② Zeta电位
图。 4. Zeta 电位的概念]
图。 5. 基于粒子类型的 Zeta 电位模式
○ 背景理论
○ 带相反电荷的粒子聚集在带电粒子周围，形成主壳
○ 艉层：主壳
○ 极性粒子聚集在尾层周围，形成次级壳层
○ Stern Layer 随粒子移动
○ Double Layer：二次壳，又称DEL（双电极层）
○ 次级壳层可以与初始粒子具有相同或不同的极性
○ 运动受溶剂影响大于颗粒
○ Zeta 电位
○ 定义：双层表面电势
○ 与表面电位或斯特电位不同，可测量
○ Zeta电位可以通过观察施加电位时粒子运动速度的差异来测量
○ 实用程序 1：测量粒子极性
○ 实用程序 2：反映电荷状态和粒子分散度
○ 如果颗粒具有相同的电荷和较大的 zeta 电位，它们就不会聚集
○ zeta电位绝对值超过30 mV，防止颗粒之间聚集
○ 由于排斥力的出现
③ 聚集（絮凝）
○ 胶体颗粒由于颗粒之间的静电力而聚集，形成小团块
○ 与凝结不同的是溶质和溶剂一起沉淀» ○ Schulze-Hardy (S-H) 规则：聚集强度与溶质之间的静电力成正比。大约[125年前]提出(https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0927775721009535)
○ 因素 1：离子浓度：正负溶质越多，聚集发生得越快
○ 因素 2：溶质电荷越高，聚集强度越高
④ 盐析
图。 6. 盐析现象
○ 与絮凝的区别仅在于溶质的沉淀
○ 低浓度盐：由于盐引起的改变有助于水渗透，因此溶解度随着添加盐（盐溶）而增加
○ 高浓度盐：随着盐的添加（盐析），溶解度降低，因为盐会减少物质与水之间的相互作用
○ 峰值溶解度值随目标物质浓度升高而增加
○ 最初的净化手段，广泛使用硫酸铵
○ 用途：用于豆腐制作中添加凝固剂（MgCl2）
输入： 2018.12.30 20:39