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1、第7章 電化學(xué)1. 正負(fù)、陰陽(yáng)極規(guī)定及離子遷移方向正負(fù)極:電勢(shì)高的為正極,電勢(shì)低的為負(fù)極陰陽(yáng)極:發(fā)生氧化反應(yīng)的為陽(yáng)極,發(fā)生還原反應(yīng)的為陰極離子遷移方向:陰離子遷向陽(yáng)極,陽(yáng)離子遷向陰極原電池:正極-陰極 負(fù)極-陽(yáng)極電解池:正極-陽(yáng)極 負(fù)極-陰極2.F - 法拉第常數(shù); F = Le = 96485.309 C/mol,計(jì)算取 96500 C/mol3. 單位:-1或 S 單位: Sm-14. 科爾勞施(Kohlrausch)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出結(jié)論:在很稀的溶液中,強(qiáng)電解質(zhì)的摩爾電導(dǎo)率與其濃度的平方根成直線關(guān)系,即5. 離子獨(dú)立運(yùn)動(dòng)定律 在無(wú)限稀釋溶液中,每種離子獨(dú)立移動(dòng),不受其它離子影響,電解質(zhì)的

2、無(wú)限稀釋摩爾電導(dǎo)率可認(rèn)為是兩種離子無(wú)限稀釋摩爾電導(dǎo)率之和。 (無(wú)限稀釋?zhuān)╇娊赓|(zhì)溶液的 m 是陽(yáng)、陰離子對(duì) m 的貢獻(xiàn)之和,即為離子極限摩爾電導(dǎo)率的加和值。若電解質(zhì)為 Cv+Av- ,在無(wú)限稀釋溶液中全部電離:v+,v-分別表示陽(yáng)、陰離子的化學(xué)計(jì)量數(shù)。(2)稀釋溶液中,具有相同離子的不同電解質(zhì),該相同離子的 m 都相同。(3)在無(wú)限對(duì)于強(qiáng)電解質(zhì),比如 NaCl由m c 的直線外推 若已知m(Na+)、m (Cl-),則m(NaCl)=m (Na+)+ m (Cl-)對(duì)于弱電解質(zhì),6. 電導(dǎo)測(cè)定的應(yīng)用 (1)計(jì)算弱電解質(zhì)的解離度及解離常數(shù)(2) 計(jì)算難溶鹽的溶解度a. 難溶鹽飽和溶液的濃度極稀,可

3、認(rèn)為b.計(jì)算難溶鹽電導(dǎo)率時(shí)水的電導(dǎo)率不能忽略,即運(yùn)用摩爾電導(dǎo)率的公式就可以求得難溶鹽飽和溶液的濃度c。7.8. 平均離子活度系數(shù)公式:9.在298.15 K水溶液中: A= 0.509 (mol-1.kg)1/210. 電極反應(yīng)與電池反應(yīng) 要求同學(xué)們能根據(jù)電池的構(gòu)成,熟練的寫(xiě)出兩電極反應(yīng)與電池反應(yīng);另一方面能將簡(jiǎn)單的化學(xué)反應(yīng)設(shè)計(jì)成電池。在原電池圖式表示式中要注意幾點(diǎn):負(fù)極寫(xiě)在左邊,正極寫(xiě)在右邊;實(shí)垂線“|”表示不同相的界面,虛垂線“”表示兩半電池中的溶液有接界,雙虛垂線 “ ” 表示鹽橋;要標(biāo)示各相的相態(tài)( l, s, g )。氣體電極要標(biāo)明其壓力,溶液中的組分要標(biāo)明其濃度或活度;氣體不能直接

4、作為電極,必須依附于惰性電極(如 Pt) H2、O2、Cl2電極, 也包括Br2(l), I2(s)電極。11. 可逆電池1) 電極反應(yīng)是可逆的2) I趨于0,電勢(shì)差無(wú)限小3) 無(wú)其它不可逆過(guò)程 (如液接不可逆擴(kuò)散等)12.原電池?zé)崃W(xué)測(cè)定一系列不同溫度下的電動(dòng)勢(shì),作 ET 曲線,曲線上各點(diǎn)的斜率即為各溫度下的 (E/T)p 化學(xué)反應(yīng)的rGm等熱力學(xué)性質(zhì)隨計(jì)量方程式的寫(xiě)法不同,但電池的電動(dòng)勢(shì)與化學(xué)方程式的寫(xiě)法無(wú)關(guān)。13. 電池的能斯特方程此式稱(chēng)為能斯特方程,是原電池的基本方程。它表明了一定溫度下且各物質(zhì)為任意指定狀態(tài)下,可逆電池的電動(dòng)勢(shì)與參與反應(yīng)的各組分活度之間的關(guān)系式。有了能斯特方程,若已知

5、各組分的活度,便可求得電池在任意狀態(tài)下的電動(dòng)勢(shì),使用該式時(shí)要注意以下幾點(diǎn): 要寫(xiě)出電池反應(yīng),以確定進(jìn)行 1 mol 化學(xué)反應(yīng)在兩電極上得失電子的摩爾數(shù) z;確定反應(yīng)物(vB 0, 在分子上) 溶液中的組分用活度a(a+, a-, a, a ,情況不同,使用不同活度),氣體用分壓 p/p,純液、固體不出現(xiàn) 25下,能斯特方程可寫(xiě)為在方程式中(或 a=1)14. 電極電勢(shì)的計(jì)算電極的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)我們可查表,但如果構(gòu)成電極的各種物質(zhì)不處于標(biāo)準(zhǔn)態(tài),即電極處于任意狀態(tài),其電極電勢(shì)又如何計(jì)算呢? 不論電極在實(shí)際電池中充當(dāng)正極還是負(fù)極,須按電極上的還原反應(yīng)使用上式計(jì)算單個(gè)電極的電極電勢(shì)。 同樣,溶液中組分用

6、活度,氣體物質(zhì)用壓力,純固液物質(zhì)不出現(xiàn)。 要注意寫(xiě)出參與電極反應(yīng)但本身未發(fā)生氧化、還原的物質(zhì)的活度, 25時(shí)亦可寫(xiě)為15. 電極的種類(lèi) (1). 第一類(lèi)電極特點(diǎn):電極與它的離子溶液相接觸,參與反應(yīng)的物質(zhì)存在于兩個(gè)相中,電極有一個(gè)相界面。金屬電極和鹵素電極:均較簡(jiǎn)單,如 Zn2+|Zn: Zn2+2e-Zn Cl- | Cl2|Pt: Cl2(g)+2e-2Cl- 氫電極酸性: H+|H2(g)|Pt電極反應(yīng):2H+2e-H2(g)標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì):優(yōu)點(diǎn):電動(dòng)勢(shì)隨溫度改變很小。堿性: OH-,H2O|H2(g)|Pt電極反應(yīng):2H2O+2e-H2(g)+2OH-氧電極酸性: H+, H2O|O2(g

7、)|Pt電極反應(yīng):O2(g)+4H+4e-2H2O(g)堿性: OH-,H2O|O2(g)|Pt電極反應(yīng):O2(g)+2H2O+4e-4OH-(2)第二類(lèi)電極 金屬-難溶鹽電極: 在金屬上覆蓋一層該金屬的難溶鹽,然后將它浸入含有與該難溶鹽具有相同負(fù)離子的易溶鹽溶液中而構(gòu)成的。1) Ag-AgCl 電極 : Cl- | AgCl(s) | Ag AgCl(s)+e Ag+Cl-2)甘汞電極電極表示:Cl-|Hg2Cl2(s)|Hg甘汞電極制作容易,電極電位穩(wěn)定,常以甘汞電極作為參比電極。按甘汞電極中KCl溶液濃度的不同,分為三種甘汞電極:飽和KCl溶液, 1 moldm-3 KCl 溶液, 0.

8、1 moldm-3 溶液。三種甘汞電極的電極電位都以氫電極為標(biāo)準(zhǔn)測(cè)得,它們便可以充當(dāng)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。 金屬-難溶氧化物電極 以銻-氧化銻電極為例:在銻棒上覆蓋一層三氧化二銻,將其浸入含有H+或OH-的溶液中就構(gòu)成了銻-氧化銻電極。 (3)氧化還原電極電極極板(Pt)只起輸送電子的任務(wù),參加反應(yīng)的物質(zhì)都在溶液中。 16. 設(shè)計(jì)原電池的方法:將給定反應(yīng)分解成兩個(gè)電極反應(yīng),一個(gè)發(fā)生氧化反應(yīng)作為陽(yáng)極,一個(gè)發(fā)生還原反應(yīng)作為陰極,兩個(gè)電極反應(yīng)的總和等于該反應(yīng)。 一般可先寫(xiě)出一個(gè)電極反應(yīng),然后從總反應(yīng)中減去這個(gè)電極反應(yīng),即可得到另一個(gè)電極反應(yīng)。注意寫(xiě)出的電極反應(yīng)應(yīng)符合三類(lèi)電極的特征。 然后按順序從左到右列出陽(yáng)極板

9、至陰極板各個(gè)相,相與相之間用垂線隔開(kāi),若為雙液電池,在兩溶液中用雙垂線表示用鹽橋。 17. 用過(guò)電位 的數(shù)值來(lái)表示電極極化程度的大小。E(陽(yáng)) E(陽(yáng),平) 即陽(yáng)極電位升高;E(陰) E(陰,平) 即陰極電位降低。電極產(chǎn)生極化的原因可簡(jiǎn)單分為兩類(lèi):濃差極化與電化學(xué)極化。第11章 化學(xué)動(dòng)力學(xué) 一、用生成物的生成速率或反應(yīng)物的消耗速率代表反應(yīng)速率 為保持反應(yīng)速率為正值,在用反應(yīng)物的消耗速率代表整個(gè)反應(yīng)的速率時(shí),前面要加負(fù)號(hào); 不同反應(yīng)物的消耗速率及不同生成物的生成速率數(shù)值大小是不同的,選用那種物質(zhì)代表整個(gè)反應(yīng)速率時(shí),需注以下腳標(biāo); 不同物質(zhì)的消耗速率或生成速率總是與各自的計(jì)量系2. 反應(yīng)速率的實(shí)驗(yàn)

10、測(cè)定數(shù) 化學(xué)法:用化學(xué)分析方法測(cè)不同時(shí)刻各物質(zhì)濃度 繪 c-t 曲線 各時(shí)刻的反應(yīng)速率 物理方法:利用物理手段,測(cè)定不同時(shí)刻與物質(zhì)濃度呈線性關(guān)系的物理量,從而確定反應(yīng)速率。 比如恒溫恒容氣相反應(yīng) 可用A 代表A 的消耗速率,即可用A代表整個(gè)反應(yīng)的速率 三.化學(xué)反應(yīng)(經(jīng)驗(yàn))的速率方程 化學(xué)反應(yīng)的速率方程:表示在一定溫度下化學(xué)反應(yīng)速率與物質(zhì)濃度間關(guān)系的方程。1. 反應(yīng)級(jí)數(shù) 分級(jí)數(shù)與總級(jí)數(shù)速率方程中各濃度的方次nA,nB, 稱(chēng)為A、B、 組分的分級(jí)數(shù),而各組分的分級(jí)數(shù)之和稱(chēng)為反應(yīng)的總級(jí)數(shù)(或簡(jiǎn)稱(chēng)為反應(yīng)級(jí)數(shù))。 n = nA + nB + 反應(yīng)級(jí)數(shù)nA, nB, 都是由實(shí)驗(yàn)確定的常數(shù),不能通過(guò)化學(xué)計(jì)量

11、方程式寫(xiě)出; 反應(yīng)級(jí)數(shù)可以是整數(shù)、分?jǐn)?shù)或0,而且可正可負(fù); 也有無(wú)級(jí)數(shù)可言的反應(yīng)2. 反應(yīng)速率常數(shù) 不同反應(yīng) k 值不同,k 值越大,反應(yīng)速率越快 同一反應(yīng),k 值與濃度無(wú)關(guān),決定 k 值大小的因素是溫度及催化劑; k的單位隨反應(yīng)級(jí)數(shù)不同而異;可以從所提供的速率常數(shù) k 的單位來(lái)判斷反應(yīng)的級(jí)數(shù)。 同一反應(yīng),用不同組分的濃度變化表示反應(yīng)速率方程時(shí),各速率常數(shù)是不同的,且與各自的計(jì)量系數(shù)成正比。3.恒容氣相反應(yīng)的速率方程 (且反應(yīng)前后氣體分子數(shù)發(fā)生變化的反應(yīng))在對(duì)氣相反應(yīng)體系進(jìn)行動(dòng)力學(xué)測(cè)定時(shí),單一物質(zhì)的分壓 pA 往往是不能測(cè)定的,總是通過(guò)測(cè)定體系在不同時(shí)刻的總壓 p總 pA4、 速率方程的積分形

12、式 1.零級(jí)反應(yīng) 零級(jí)反應(yīng)的基本特征 以 CA-t 作圖,為一條直線,直線的斜率m = k 零級(jí)反應(yīng)速率常數(shù) k 的單位為濃度 (時(shí)間)-1 。 零級(jí)反應(yīng)的半衰期正比于反應(yīng)的初始濃度,且 2. 一級(jí)反應(yīng) 一級(jí)反應(yīng)的幾個(gè)特征: 一級(jí)反應(yīng),以 ln cA-t 作圖,為一條直線,直線的斜率m = -k 一級(jí)反應(yīng)速率常數(shù) k 的單位為(時(shí)間)-1,一般情況 s-1 一級(jí)反應(yīng)的半衰期與反應(yīng)的初濃度無(wú)關(guān),且 恒容(恒溫)一級(jí)氣相反應(yīng)速率方程的積分形式 3.二級(jí)反應(yīng)(1) . 二級(jí)反應(yīng)的速率方程的積分形式 二級(jí)反應(yīng)可分為以下兩種情況:A. 只有一種反應(yīng)物 aA 產(chǎn)物速率方程的微分形式 二級(jí)反應(yīng)的特征 以1/

13、cA-t作圖,為一條直線,直線斜率即為速率常數(shù) 二級(jí)反應(yīng)速率常數(shù) k 的單位為 (濃度)-1(時(shí)間)-1,一般情況 molL-1s-1 二級(jí)反應(yīng)的半衰期與反應(yīng)物的初濃度成反比 恒容(恒溫)二級(jí)氣相反應(yīng)速率方程的積分形式 k 的單位 (壓力)-1 (時(shí)間)-1 一般 kpa-1 s-1B. 有兩種反應(yīng)物 aA + bB 產(chǎn)物速率方程的微分形式 在一定條件下,第二種情況可化為第一種形式。 當(dāng)一種物質(zhì)大大過(guò)量,在反應(yīng)過(guò)程中可視其濃度保持不變,則反應(yīng)為準(zhǔn)一級(jí)反應(yīng) 當(dāng)a=b(計(jì)量系數(shù)相同 ), 且兩種反應(yīng)物初濃度相等,即cA,0 = cB,0 則任一瞬時(shí)CA=CB,速率方程轉(zhuǎn)化為第一種類(lèi)型的二級(jí)反應(yīng)五、

14、阿侖尼烏斯方程 此式表明,由lnk 對(duì)1/T作圖得一直線,由直線斜率和截距可求得Ea 及指前因子A此式的應(yīng)用主要包括以下幾個(gè)方面:1)已知兩溫度下的k 值,求E;2)已知一個(gè)溫度下的k 和反應(yīng)的E ,求另一溫度下的k ;3)已知一個(gè)溫度下的k 和反應(yīng)的E ,求與另一k值相應(yīng)的反應(yīng)溫度T 六、 復(fù)合反應(yīng) 1.對(duì)行反應(yīng) 以 ln(cA-cA,e)t 作圖為一條直線 直線斜率為m= -(k1 + k-1) 對(duì)行反應(yīng)經(jīng)過(guò)足夠的時(shí)間,反應(yīng)物與產(chǎn)物都分別趨于它 們的平衡濃度cA,e, cB,e 對(duì)行一級(jí)反應(yīng)完成了初始距平衡濃度差一半所需的時(shí)間為:t=ln2/(k1+k-1)2. 平行反應(yīng)級(jí)數(shù)相同的平行反應(yīng)

15、,任一瞬間產(chǎn)物中各種生產(chǎn)物濃度之比等于對(duì)應(yīng)的速率常數(shù)之比,與反應(yīng)物的初濃度及反應(yīng)時(shí)間無(wú)關(guān)。3. 連串反應(yīng)的特征在連串反應(yīng)反應(yīng)中,中間產(chǎn)物的濃度會(huì)出現(xiàn)最大值 cB,m,濃度 cB 取最大值對(duì)應(yīng)的時(shí)間稱(chēng)為中間產(chǎn)物的最佳時(shí)間 tm。七、反應(yīng)機(jī)理基元反應(yīng)的反應(yīng)分子數(shù):直接參加基元反應(yīng)的質(zhì)點(diǎn)數(shù)。(質(zhì)點(diǎn)可以是分子、原子、離子、自由基等)質(zhì)量作用定律:基元反應(yīng)的速率與各反應(yīng)物濃度的冪乘積成正比,其中各濃度的方次即為反應(yīng)式中相應(yīng)組分的分子數(shù)。 只有基元反應(yīng)才遵循質(zhì)量作用定律,非基元反應(yīng)不能使用質(zhì)量作用定律,即不能根據(jù)計(jì)量方程式寫(xiě)速率方程; 反應(yīng)分子數(shù)與反應(yīng)級(jí)數(shù)的區(qū)別反應(yīng)分子數(shù)是個(gè)微觀概念,只能用于基元反應(yīng);是

16、個(gè)理論數(shù)值,只能是1、2、3。反應(yīng)級(jí)數(shù)是個(gè)宏觀概念,一般針對(duì)總包反應(yīng)。它是物質(zhì)濃度對(duì)反應(yīng)速率影響的總結(jié)果?;瘜W(xué)反應(yīng)的級(jí)數(shù)須由實(shí)驗(yàn)測(cè)定,反應(yīng)級(jí)數(shù)的數(shù)值可以是整數(shù)、分?jǐn)?shù)、0,且可正、可負(fù),也有無(wú)級(jí)數(shù)可言的反應(yīng)。8. 由反應(yīng)機(jī)理推導(dǎo)(機(jī)理)速率方程 1.選取控制步驟法在連串反應(yīng)中,當(dāng)其中某一步反應(yīng)的速率很慢,就將它的速率近似作為整個(gè)反應(yīng)的速率,這個(gè)慢步驟稱(chēng)為反應(yīng)的速率控制步驟。2. 平衡態(tài)近似法 在一個(gè)包括有對(duì)行反應(yīng)的連串反應(yīng)中,如果存在速控步時(shí),則可以認(rèn)為其它各反應(yīng)步驟的正向和逆向間的平衡關(guān)系可以繼續(xù)保持而不受速控步影響。在化學(xué)動(dòng)力學(xué)中,這種處理方法稱(chēng)為平衡近似。解題步驟:反應(yīng)機(jī)理中至少存在一個(gè)能

17、快速達(dá)到平衡的對(duì)峙反應(yīng);由“慢反應(yīng)”建立復(fù)合反應(yīng)的速率方程表達(dá)式;由“對(duì)行反應(yīng)”解出活潑中間物(如C)的 濃度表達(dá)式;求出復(fù)合反應(yīng)速率系數(shù)和活化能。3. 穩(wěn)態(tài)近似法 穩(wěn)態(tài)或定態(tài)指某活潑中間物如自由原子、自由基的生成速率與消耗速率相等以致其濃度不隨時(shí)間變化的狀態(tài)。 解題思路: 1).確定用某一反應(yīng)物或產(chǎn)物的反應(yīng)速率表示總反應(yīng)速率,(選擇計(jì)量反應(yīng)的反應(yīng)物或者生成物(該組分在反應(yīng)機(jī)理中涉及最少的基元反應(yīng))之一作為推導(dǎo)的起點(diǎn)。 2).根據(jù)反應(yīng)機(jī)理和質(zhì)量作用定律寫(xiě)出該組分的所有反應(yīng)速率方程表達(dá)式,式中含有活潑中間產(chǎn)物的濃度項(xiàng) 3).根據(jù)反應(yīng)機(jī)理和質(zhì)量作用定律寫(xiě)出各活潑中間產(chǎn)物的 反應(yīng)速率方程表達(dá)式,由穩(wěn)

18、態(tài)法令其等于0;注意:每一組分的總的反應(yīng)速率均為與其有關(guān)的各基元反應(yīng)速率的代數(shù)和 4).解出活潑中間產(chǎn)物的濃度與總反應(yīng)式中反應(yīng)物或產(chǎn)物的 濃度的關(guān)系; 5).代入總反應(yīng)速率表達(dá)式中,消去活潑中間產(chǎn)物濃度項(xiàng)得到總反應(yīng)速率方程式并可求出復(fù)合反應(yīng)速率系數(shù)和活 化能。6).對(duì)表達(dá)式中每個(gè)中間體應(yīng)用穩(wěn)態(tài)近似法,從而得到關(guān)于中間體濃度的代數(shù)方程。如果出現(xiàn)新的中間體,繼續(xù)使用穩(wěn)態(tài)近似法,直至解出所有在速率表達(dá)式中涉及的中間體為止。第十章 界面現(xiàn)象一、固-液界面 在氣、液、固三相接觸點(diǎn),固-液界面的水平線與氣-液界面切線之間通過(guò)液體內(nèi)部的夾角,稱(chēng)為接觸角. 楊氏方程按照潤(rùn)濕程度的深淺,可將潤(rùn)濕分為三個(gè)級(jí)別:沾

19、濕、浸濕、鋪展、接觸角可由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。習(xí)慣上人們用接觸角的大小來(lái)衡量液體對(duì)固體是否潤(rùn)濕及潤(rùn)濕性能的好壞。 若 0,此時(shí)必有sls,且稱(chēng)此時(shí)的固體為親液固體。 若90 稱(chēng)液體不能潤(rùn)濕固體,cos0,此時(shí)必有sls稱(chēng)此時(shí)的固體為憎液固體。例如水-石蠟,水 若0,稱(chēng)液體對(duì)固體完全潤(rùn)濕,液體幾乎在固體表面完全鋪展開(kāi),cos1。銀-玻璃。接觸角愈小,液體對(duì)固體的潤(rùn)濕性能愈好。 液體在親液固體的毛細(xì)管中,液面必是凹形;液體在憎液固體的毛細(xì)管中,液面必是凸形。2、 彎曲液面的附件壓力Laplace方程 該形式的 Laplace 公式適用于球形液面。 曲面內(nèi)(凹)的壓力大于曲面外(凸)的壓力,p0。 r 越小,

20、p 越大;r 越大,p 越小。 平液面 r ,p0,(并不是g = 0) p 永遠(yuǎn)指向球心。為什么會(huì)產(chǎn)生毛細(xì)現(xiàn)象?液體對(duì)固體的潤(rùn)濕性能+彎曲液面具有附加壓力兩種作用共同導(dǎo)致的現(xiàn)象。將很細(xì)的玻璃管插入水中,液體潤(rùn)濕管壁,90 使液面呈凸?fàn)?,附加壓力指向液體內(nèi)部,使凸面下液體所承受的壓力大于管外水平液面下液體受的壓力,這時(shí)管內(nèi)液面下降,直至下降的液柱的靜壓力與附加壓力相等為止 p=gh 3. 微小液滴的飽和蒸氣壓-開(kāi)爾文公式 凸面液體(如小液滴) pr p ,液滴愈小,飽和蒸氣壓愈大. 凹面液面 prp ,即一定溫度下凹面液體的飽和蒸氣壓小于平面液體的飽和蒸氣壓|r| pr,這就是發(fā)生毛細(xì)管凝結(jié)現(xiàn)

21、象的原因。在玻璃毛細(xì)管中,由于水能潤(rùn)濕其管壁,液面是凹面,在一定溫度下,水蒸氣對(duì)平面的水來(lái)說(shuō)未達(dá)飽和,但對(duì)毛細(xì)管內(nèi)的凹面液體已達(dá)飽和,這時(shí)蒸氣在毛細(xì)管內(nèi)將凝結(jié)成液體水。 開(kāi)爾文公式對(duì)固體(晶體)物質(zhì)亦適用,即一定溫度下微小晶體的飽和蒸氣壓恒大于普通晶體的蒸氣壓。4、 亞穩(wěn)狀態(tài)及新相的生成 1. 過(guò)飽和蒸氣按照相平衡條件下,應(yīng)該凝結(jié)而未凝結(jié)的蒸氣稱(chēng)為過(guò)飽和蒸氣。產(chǎn)生的原因:小液滴的飽和蒸氣壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于平面液面上的蒸氣壓。人工降雨的道理:若蒸氣中存在灰塵或其他固體粒子,可作為凝結(jié)中心,新相種子,就可大大降低過(guò)飽和程度。用飛機(jī)向云層中噴撒干冰微粒作為凝結(jié)中心,使新生成的液滴一開(kāi)始就比較大,其相應(yīng)的蒸氣

22、壓小于高空中已有的蒸氣壓力,此時(shí)水蒸氣便會(huì)迅速凝結(jié)成雨滴落下。2. 過(guò)熱液體 按照相平衡條件下,應(yīng)該沸騰而未沸騰的液體稱(chēng)為過(guò)熱液體。產(chǎn)生的原因:彎曲液面的附加壓力。 消除:為防止液體過(guò)熱,避免產(chǎn)生暴沸,往往在液體中引入半徑較大的小氣泡作為新相種子,或者用毛細(xì)管鼓入氣泡,或者利用多孔物質(zhì),如沸石、瓷片中已儲(chǔ)存的氣體作為新相種子,使一開(kāi)始產(chǎn)生的氣泡就比較大,附加壓力小,繞過(guò)了產(chǎn)生極微小氣泡的困難階段,使液體在正常沸點(diǎn)時(shí)能順利沸騰。3. 過(guò)飽和溶液產(chǎn)生的原因:微小晶體的溶解度大于普通晶體的溶解度在一定溫度下,溶液濃度已超過(guò)了該溫度的飽和濃度,而仍未析出晶體,溶液稱(chēng)為過(guò)飽和溶液。在實(shí)際的結(jié)晶操作中,

23、若溶液的過(guò)飽和程度太大, 將會(huì)生成很細(xì)的晶粒, 不利于過(guò)濾和洗滌, 因而影響產(chǎn)品質(zhì)量。在生產(chǎn)中,常向結(jié)晶器中投入小晶體作為新相的種子, 使晶體很快在種子上形成長(zhǎng)大,可獲得較大的晶粒。五 固體表面的吸附作用2. Langmuir單分子層吸附理論及等溫式 理論的四個(gè)假設(shè):(1) 單分子層吸附;(2) 固體表面均勻(吸附熱為常數(shù),與覆蓋率無(wú)關(guān))(3) 被吸附在固體表面上的分子間無(wú)相互作用力;(4) 吸附和解吸呈動(dòng)態(tài)平衡。 Langmuir吸附等溫式Langmuir吸附等溫式只適用于單分子層吸附,它能較好的在全部壓力范圍內(nèi)描述第種類(lèi)型吸附等溫線。低壓 bp1 Va=Vam 水平線段中壓 Va=Vamb

24、p/(1+bp) 曲線6、 溶液表面1.2. 吉布斯吸附等溫公式 吉布斯吸附等溫式 (1) 定溫下,若在溶劑中加入的溶質(zhì),使溶液的表面張力減小,即 d/dc0,發(fā)生的是正吸附;(2) 若加入溶質(zhì) d/dc=0,=0無(wú)吸附作用。3. 表面活性劑 表面活性劑的基本性質(zhì):加入少量即能顯著降低溶液的表面張力。 在水溶液中,表面活性物質(zhì)通常以?xún)煞N形式出現(xiàn)。一種形式是溶液表面形成定向排列的吸附層,另一種方式是在溶液內(nèi)部疏水基團(tuán)相互靠攏分散在水中形成膠束。表面層吸附達(dá)飽和的濃度,又是溶液內(nèi)部形成一定形狀膠束的濃度。我們把此濃度稱(chēng)為臨界膠束濃度(CMC)。表面活性劑的HLB值親水親油平衡值 (Hydrophi

25、le-lipophile balance) 其數(shù)值的大小可表征表面活性物質(zhì)親水性或親油性的大小。第12章 膠體化學(xué)一、難溶固體物質(zhì)(比如AgI、Fe(OH)3)以微小的顆粒(11000 nm)分散在介質(zhì)(水)中形成的分散體系叫膠體。高度分散 (d=11000 nm) 的多相性與熱力學(xué)的不穩(wěn)定性是膠體體系的基本特征。丁達(dá)爾現(xiàn)象是膠體體系特有的現(xiàn)象,它是區(qū)別溶膠與真溶液最簡(jiǎn)單的方法。丁達(dá)爾現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是光的散射現(xiàn)象。電泳:在外電場(chǎng)的作用下,膠體粒子在分散介質(zhì) 中定向移動(dòng)的現(xiàn)象,稱(chēng)為電泳。電泳現(xiàn)象說(shuō)明兩點(diǎn):一是膠體粒子帶有電荷(向陰極移動(dòng),說(shuō)明膠體粒子帶正電荷;向陽(yáng)極移動(dòng),膠體粒子帶負(fù)電荷) ,二是膠

26、體體系中分散相固相與分散介質(zhì)液相可作相對(duì)運(yùn)動(dòng)。二、膠體粒子帶電有兩個(gè)原因:離子吸附和解離 離子吸附:固體表面從溶液中有選擇性地吸附某種離子而帶電。膠核吸附了某種離子,本身便帶上了電荷,變?yōu)閹щ姷哪z核。 解離:固體表面上的分子在溶液中發(fā)生解離而使其帶電。三、擴(kuò)散雙電層的產(chǎn)生膠核由于吸附或電離作用變?yōu)閹щ姷哪z核,由于靜電引力,吸引介質(zhì)中持相反電荷的反離子,形成雙電層;由于靜電作用與擴(kuò)散作用兩種作用同時(shí)存在,兩種作用達(dá)到平衡后,雙電層的反離子不是整齊的排在膠核表面,而是呈一個(gè)擴(kuò)散狀態(tài)分布在溶液中。這樣的雙電層稱(chēng)為擴(kuò)散雙電層。四、擴(kuò)散雙電層的結(jié)構(gòu) 固定吸附層,斯特恩層:緊密的排列在帶電膠核表面的反離子(水化離子)構(gòu)成緊密層,由于靜電引力與范德華力,使緊密層中的反離子與膠核表面結(jié)合很牢,在外電場(chǎng)的作用下,緊密層中的反離子也隨固體粒子一起運(yùn)動(dòng),其厚度約為分子直徑的數(shù)量級(jí)。 擴(kuò)散層:雙電層中另一部分過(guò)剩的反離子松散的依附在膠體粒子的周?chē)?,形成擴(kuò)散層。緊密層與擴(kuò)散層分界處形成了一個(gè)固-液兩相相對(duì)運(yùn)動(dòng)的滑動(dòng)面,AB面,稱(chēng)為斯特恩面。膠粒的形成: 帶電的膠核與緊密層中的反離子

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