北京化工大学：《无机化学》课程教学资源（PPT课件）第二章 物质的聚集状态

无机化学ChemistryInorganic第二章物质的聚集状态固体液体气体

1 无机化学 Inorganic Chemistry 第二章 物质的聚集状态

物质的四种状态1.气态：理想气体、真实气体、混合气体2.液态：溶剂、溶液、胶体、离子液体、超临界流体3.固态：晶体、非晶体、凝胶、Plasma高分子、纳米材料等KRecombinationlonization》as4.等离子体Gas?VaporizationCondensation)等离子体（Plasma）是由自由i电子和带电离子为主要成分的Liquid物质形态，广泛存在于宇宙中常被视为是物质的第四态。Solid2

2 物质的四种状态 1. 气态：理想气体、真实气体、混合气体 2. 液态：溶剂、溶液、胶体、离子液体、超临 界流体 3. 固态：晶体、非晶体、凝胶、 高分子、纳米材料等 4. 等离子体 等离子体（Plasma）是由自由 电子和带电离子为主要成分的 物质形态，广泛存在于宇宙中， 常被视为是物质的第四态

2.1.1理想气体状态方程气体的组成/气体是四种基本物质状态之一（其他三种分别为固体、液体、等离子体）。气体可以由单个原子（如稀有气体）、一种元素组成的单质分子（如氧气）、多种元素组成化合物分子（如二氧化碳）等组成。√气体混合物可以包括多种气体物质，比如空气

3 ✓气体是四种基本物质状态之一（其他三种分别 为固体、液体、等离子体）。 ✓气体可以由单个原子（如稀有气体）、一种元 素组成的单质分子（如氧气）、多种元素组成 化合物分子（如二氧化碳）等组成。 ✓气体混合物可以包括多种气体物质，比如空气。 气体的组成 2.1.1 理想气体状态方程

气体的性质√气体粒子之间间隔很大。气体与液体一样是流体，可流动、变形、压缩。气体是最容易压缩的物质。／气体可以扩散，其体积不受限制，没有固定。√气态物质的原子或分子相互之间可以自由运动。不同气体将会自动完全地混合电金氧化碳液化石油生NH3 + HCI= NH.CI

4 ✓气体粒子之间间隔很大。 ✓气体与液体一样是流体，可流动、变形、压缩。 气体是最容易压缩的物质。 ✓气体可以扩散，其体积不受限制，没有固定。 ✓气态物质的原子或分子相互之间可以自由运动。 不同气体将会自动完全地混合 气体的性质 NH3 + HCl = NH4Cl

描述气体状态的物理量（状态参数）V压力:p(Pa)由气体分子运动撞击器壁引起1 atm (standard atmospheric pressure)= 760 mmHg= 1.01325x105Pa温度:T (K)°F=9/5×°C+32K = °C + 273.15室温：25°C，298.15K√体积：V (m3)物质的量：n(mol)密度5

5 描述气体状态的物理量(状态参数) ✓ 压力：p (Pa) 由气体分子运动撞击器壁引起 1 atm (standard atmospheric pressure) = 760 mmHg = 1.01325105 Pa ✓ 体积：V (m3 ) ✓ 物质的量：n (mol) ✓ 温度：T (K) F=9/5  C + 32 K = C + 273.15 室温：25 C , 298.15 K ✓ 密度

基于单一气体的三个实验定律>17~18世纪，在较温和的条件下（常压和室温）总结气体体积的变化规律：pV= k1, p,V,= p2V2, Voc 1/p (1)Boyle定律：1Charles 定律: VIT= k2, V,IT, = V,/T2, V oc T (2)1811年意大利物理学家A.Avogadro（第一位区分原子和分子的人）提出假说：同温同压下，同体积气体具有相同数目的分子V= k3n,Vαn (3)Avogadro定律：3nTnTpV = nRTV=Rαpp6

6 ➢ 17~18世纪，在较温和的条件下（常压和室 温）总结气体体积的变化规律： ① Boyle定律: pV = k1 , p1V1 = p2V2 , V  1/p (1) ② Charles 定律: V/T = k2 , V1 /T1 = V2 /T2 , V  T (2) ➢ 1811年意大利物理学家 A. Avogadro(第一位区分 原子和分子的人) 提出假说： 同温同压下，同体积气体具有相同数目的分子。 ③ Avogadro定律: V = k3n, V  n (3) 𝑽 ∝ 𝒏𝑻 𝒑 𝑽 = 𝑹 𝒏𝑻 𝒑 𝒑𝑽 = 𝒏𝑹𝑻 基于单一气体的三个实验定律

理想气体状态方程气体的压力（Pa)p:气体的体积（m3）pV = nRT气体的摩尔体积（m3/mol）mpVm = RT气体的物质的量（mol)n:T:气体的热力学温度（K）R:通用气体常数（8.314J.mol-1.K-1）大注意：状态方程中各物理量必须采用国际单位制

7 p: 气体的压力（Pa) V: 气体的体积（m3 ) Vm: 气体的摩尔体积(m3 /mol) n: 气体的物质的量(mol) T: 气体的热力学温度(K) R: 通用气体常数 (8.314 Jmol-1 K-1 ) 𝒑𝑽 = 𝒏𝑹𝑻 𝒑𝑽𝐦 = 𝑹𝑻 * 注意：状态方程中各物理量必须采用国际单位制 理想气体状态方程

理想气体模型及其特点1.气体分子本身没有体积2.分子间也没有相互作用力引力与力）3.分子间及与器壁间的碰撞不会造成动能损失自然界中并不存在真正的理想气体，它是实际气体在p一0的一种极限情况。实际气体，在压力不太高、温度不太低的情况下，较好的服从理想气体状态方程。在常规压力和温度下，几乎不影响计算结果8

8 ✓ 自然界中并不存在真正的理想气体，它是实际 气体在p→0 的一种极限情况。 1. 气体分子本身没有体积 2. 分子间也没有相互作用力(引力与斥力)、 3. 分子间及与器壁间的碰撞不会造成动能损失 理想气体模型及其特点 ✓ 实际气体，在压力不太高、温度不太低的情 况下，较好的服从理想气体状态方程。在常 规压力和温度下，几乎不影响计算结果

理想气体状态方程的变形mnppM = pRTV=RV= RTM：气体的摩尔质量(kg/mol)p：气体的密度(kg/m3)pMpRTM =0RTp计算气体的密度未知气体的摩尔质量：鉴别气体的种类9

9 理想气体状态方程的变形 𝒑𝑴 = 𝝆𝑹𝑻 M：气体的摩尔质量(kg/mol) ：气体的密度 (kg/m3 ) 𝒏 𝑽 = 𝒑 𝑹𝑻 𝒎 𝑴𝑽 = 𝝆 𝑴 = 𝒑 𝑹𝑻 𝑴 = 𝝆𝑹𝑻 𝒑 𝝆 = 𝒑𝑴 𝑹𝑻 ① 计算气体的密度 ② 未知气体的摩尔质量：鉴别气体的种类

理想气体状态方程的应用pV = nRT计算p，V，T，n中的任意物理量确定气体的密度和摩尔质量由摩尔质量计算气体或易挥发液体蒸汽的密度：也可由气体密度计算摩尔质量大注意计算过程中各物理量必须采用国际单位制现代测定摩尔质量最理想的仪器是质谱仪10

10 理想气体状态方程的应用 ① 计算p，V，T, n 中的任意物理量 ② 确定气体的密度和摩尔质量 由摩尔质量计算气体或易挥发液体蒸汽的密度； 也可由气体密度计算摩尔质量 * 注意 ✓ 计算过程中各物理量必须采用国际单位制。 ✓ 现代测定摩尔质量最理想的仪器是质谱仪 𝒑𝑽 = 𝒏𝑹𝑻