当前课程知识点：大学化学 > 第二章 物质的聚集状态与溶液的性质 > 2.1 物质的聚集状态—物质的相与相变 > Video
同学们好
下边我们开始
第二章的学习
在第二章当中
我们将分步学习
物质的聚集状态
和溶液的性质
在前边我们介绍过
化学是以研究物质结构
及其变化过程
为其核心任务的
那么
认识物质的聚集状态
对于我们完成好
这个核心任务
具有非常好的帮助
首先
从我们的生活经验
大家就可以想到
常见的物质聚集状态
主要取决于
它们所处的温度
压力和环境的影响
我们以生活当中
最常遇到的
气态、液态和固态为例
在这三种不同的
聚集状态当中
气态
及分子相互之间的距离
非常大
彼此之间的作用很弱
相比之下
固态当中的
分子之间的距离
是固定的
它有固定的周期结构
和对称结构
在固态当中
分子只能在
晶格的周围
以热振动的方式
进行热力学的响应
在固态与气态之间
还有一种常见的
物质的聚集状态
就是液态
在液态当中
分子之间的距离
既不像气态分子之间
那样的大
也不像固态结构当中
分子是处在一个固定的
周期格点上
所以液态的分子
是具有气态的流动性
同时又具有
固态分子的紧密性
固态、气态和液态
在一定条件下
可以相互的转化
我们生活当中
有许多的例子
可以帮我们
理解和加深
对这一转化过程的认识
比如
水在0℃的时候
会结冰
由液态变为固态
水在100℃的时候
它会转化为水蒸气
由液态变为气态
而气态的水蒸气
当温度降低到0℃以下时
也可以直接凝固成
固态的冰
冬天
我们从室外
寒冷的环境
进入到温暖的
室内的时候
由于温差的变化
我们的镜片上
会凝结上一层
固态的冰
这种现象
就是水蒸气
直接的凝结
冬季
如果我们衣服
晾在室外
已经被完全结冰
这时候
当温度并没有升高
并没有达到
液态水出现的温度
可是过一段时间
我们的结冰的衣服
照样会被晾干
原因是
衣服当中的固态冰
也会升华成气态的水
使我们的衣服变干
气、固、液之间的转化
已经是我们
生活当中的常识
但是
仅仅了解气、固、液之间的转化
对于我们认识物质的聚集状态
还是不够的
为了加强我们对
物质聚集状态
及其转化过程的理解
我们要给大家引入一个新的概念
物质的相
所谓的相
是指无论在气、固、液
哪一种聚集状态下
任何具有
宏观的物理性质
和化学性质的均匀部分
我们就称为一个相
那么如何从物质的组成
从物质的聚集状态
来理解相的概念呢
我们来看
单相的物质它可以是单质
比如像我们生活当中
常见的固态的石墨
它是由单质的碳
所形成的
纯净的氧气
虽然是气态
可以流动
但它也是一个单相
在混合物当中
空气是我们身边
最典型的混合物
它虽然由氧气、氮气
二氧化碳
等多种不同的组分
均匀的混合而成
但是由于在一定范围内
它的宏观的物理性质
和化学性质是均匀的
所以尽管是混合物
它仍然是一个单相的气态
溶液也是一个典型的混合物
无论是我们
自然界当中的湖泊
还是海洋
这当中的溶液的组分
非常的复杂多变
但是
湖泊和海洋当中的溶液
在一定的区域范围内
它的组分是均匀的
它的物理和化学性质
是相同的
所以
它也是一个单相
更容易理解的是
化合物当中的单相
比如像纯净的液态水
固态的氯化钠
还有
我们气态的许多化合物
它们多数情况下
都是以单相的形态
而存在的
但是
纯净物与混合物
他们两者之间
在组成上不同
混合物可以是单相
纯净物却不一定是单相
下面
我们以冰水混合物为例
来看一个小的实验
大家请看
这是一杯纯净水
如果从组成上来讲
水的组成是单一的
它是一个纯净物
而我们看到的液态水
这时候
也是一个
严格意义上的单相
那么
如果我在水中
加入冰块
这时候发生了什么呢
形成了冰和水的混合物
如果我从化学的角度
去分析冰和水的混合物
我发现它的组成
仍然是一个纯净物H2O
我们从相的角度
来分析
冰水混合物的时候
我们就发现
在冰和水之间
会存在着明显的界面
而且在水、冰
和我们看不见的空气之间
会存在着水蒸气
实际上
在一个冰水混合物当中
已经存在了水的气态
液态和固态的三个相
但是这三个相的化学组成
却是单一的H2O
水的组分
这就是相
和我们物质组成
之间的区别与联系
所以物质的组成
并不是决定
物质相的唯一条件
而物质的相的组成
取决于一个最基本的特征
就是相与相之间
会有明显的界面
如果在一定的区域中
由于组成的均匀性
而导致的
物理性能和化学性能的
均匀性是存在的
这时候
我们不管物质的聚集状态
是处在液态
固态还是气态
也不管它的组成是
单质、混合物
还是化合物
只要在这样的聚集状态中
没有存在明显的相的界面
那么我们都可以理解为单相
换句话说
即使组成的物质
是纯净物
但是
在一定的范围内
存在着明确的相的界面
这样的纯净物
也不是单相物质
所以相的界面
是区分单相和纯相的
重要的实验依据
了解了相
我们还需要进一步的了解
相和相之间的转变
也就是物质由一种相
转变为另一种相的过程
简称为相变
前面我们介绍了
液态、固态
气态之间的转化
是随着外界
温度的变化
压力的变化
而转化的一个过程
由气态变为液态的过程
我们称为凝结
而由液态
变为气态的过程
我们叫蒸发
当温度升高时
固态会融化成液态
而当温度降低时
液态也可以凝固成固态
气态与固态之间的转化
就像我们刚才讲的
眼镜的例子
和冬天晾干冰冻衣服的例子
分别称为凝华和升华
为了更好的了解
物质的相变过程
人们引入了一种
专为了解
物质的聚集状态
与温度
压力之间关系的
数学的图形
这种图形
称为相图
比如这张图
就是一个典型的
水的相图
它表示的是
水在一定的温度
和压力条件下
所处的聚集状态
在这样的一个相图当中
我们可以发现
A点为气相、液相和固相
三相共同存在的三相点
AB、AC和AD
分别为气/液
液/固和气/固相的相线
也就意味着
当它的压力和温度
处在这样一条线上的时候
液相和气相可以共存
同样的
在这条线上的时候
固相和气相共存
在这条线上的时候
固相和液相可以共存
在相图上
还有一个特殊点
我们称为临界点
也就是B
B是对于
液相和气相之间
转化的一个特殊的
温度压力点
关于这部分知识
我们在液相当中
会给大家作详细的介绍
在物质的相变过程当中
由于温度和压力的变化
而导致的融化、凝固
升华、凝华
汽化和液化的过程
与分子之间的距离
和分子的聚集状态
密切相关
当温度升高时
固态会融化
转化为分子之间
不受严格晶格约束的
液体状态
液相的分子
可以自由的流动
彼此之间
没有了晶格的约束
同时
当温度进一步变化时
液相也会转化为气相
这个过程我们叫汽化
同时当压力变化时
气体也会随着
压力的升高
在同一温度下
产生气相到液相之间的转化
对于固相和气相之间的转化
除了我们前面介绍的
蒸气当温度降低时
可以直接凝结成固相以外
那么
固相如果在迅速加热的情况下
也会由固相直接转化为气相
而越过转化为液相
再转化为气相的
这样一个两步的过程
在物质的相变过程当中
物质的三相点
一直是人们关注的
最重要的热力学的参数
因为在这一点
在平衡的压力和温度下
物质的聚集状态
将同时出现
出现固相
液相和气相的
共存的状态
这种状态
对于我们研究
热力学的平衡条件
研究反应体系的
动力学的状态
会有极大的帮助
所以相图当中的
三相点
是我们在研究相图
分析相图
和利用相图的时候
所需要关注的
重要的参数
除了我们熟知的气态
固态和液态以外
在自然界当中
还有一种物质的聚集状态
是我们在中学当中
很少了解
也就是等离子态
之所以我们对这种状态
了解较少
是因为
等离子态
是需要处在一种
特殊的物理环境
一般来讲
这个物理环境当中
要包括低的气压
和高的温度
还有电场的存在
在这样的状态下
气态的分子
会产生离子化
变成自由电子
和带电的粒子
从物理状态上来看
等离子态
与气态非常相近
但是等离子态
却有气态所不具备的
电学和磁学特征
比如我们自然界当中
常见的极光
就是等离子态
在外界电场和磁场
共同作用下
所显示出来的一种
等离子发光现象
有关这一部分
我们在后续的
等离子态当中
会给大家作详细的介绍
此外
自然界当中
还有一种现象
有待我们去
进一步的深入了解
这也就是液晶态
液晶态是自然界当中
普遍存在的
一种物质的聚集状态
但是直到19世纪以前
人们对于液晶态
缺乏系统的认识和了解
这种液晶态
是指物质处在一种
外在的液体状态
可是它的物理性质
却和我们的固态的晶体
具有相同的各向异性
液晶态存在在我们的动物
植物以及自然的矿物当中
有许多生活当中的常识
实际上
都是我们的
液晶态的体现
有关这一部分的知识呢
我们也在后续的
聚集状态当中
要和大家分享
所以
了解物质的聚集状态
我们就不仅仅限于
在以往知识当中的
气态、液态和固态
学习大学化学
我们就要展开自己的视野
让我们认识自然界当中
除了气态
液态和固态之外
还有的
等离子态、液晶态
所以同学们
后续我们将按
物质聚集状态的不同特点
一一地给大家展现
它们的物理特征
化学特征
以及它们与我们的
物质结构
和物质变化过程之间的
密切关系
很多有趣的故事
我们将跟大家一一地展开
-1.1 不一样的大学化学
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-1.2 化学体系的建立
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-1.3 应该了解的化学
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-1.4 课程学习的必要准备
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-第一章 绪论--第一章 习题
-2.1 物质的聚集状态—物质的相与相变
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-2.1 物质的聚集状态—气体—理想气体与实际气体
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-2.1 物质的聚集状态—气体—实际气体的状态方程
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-2.1 物质的聚集状态—液体
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-2.1 物质的聚集状态—固体—单晶多晶与非晶结构；晶体的宏观性质
--Video
-2.1 物质的聚集状态—固体—晶体的对称性
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-2.1 物质的聚集状态—等离子体
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-2.1 物质的聚集状态—液晶
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-2.1 物质的聚集状态—等离子、液晶与平板显示技术
--Video
-2.2 溶液的性质—溶液的特点与分类
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-2.2 溶液的性质—气体、液体和固体的溶解
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-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—饱和蒸气压降低
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-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—稀溶液的沸点升高
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-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—溶液的凝固点降低
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性— 溶液的渗透压
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-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—反渗透现象
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-第二章 物质的聚集状态与溶液的性质--第二章习题
-3.1原子核外电子运动的描述-原子结构理论的发展
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-3.1原子核外电子运动的描述-核外单电子运动的量子化模型
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-3.1原子核外电子运动的描述-电子运动的特点
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-3.2电子运动的波函数与原子轨道- 电子运动的波函数与原子轨道
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-3.2电子运动的波函数与原子轨道-量子数的取值与原子轨道
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-3.2电子运动的波函数与原子轨道-自旋量子数的取值原则
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-3.3核外电子排布-多电子原子核外电子运动的描述
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-3.3核外电子排布-基态原子核外电子的排布
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-3.4元素周期律-元素周期律与元素周期表
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-3.4 元素周期律-元素性质的周期性
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-3.4元素周期律-电子结构与元素性质
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-第三章 原子结构与元素周期律--第三章 小论文
-第三章 原子结构与元素周期律--第三章 习题
-4.1 离子键理论—离子键理论
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-4.1 离子键理论—离子键价键构型
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-4.1 离子键理论—离子半径与离子晶体的结构
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-4.2 共价键理论—经典路易斯理论
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-4.2 共价键理论—现代价键理论
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-4.2 共价键理论—共价键的性质
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-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道的理论要点
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-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道类型（一）
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-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道类型（二）
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-4.3 杂化轨道理论—不等性杂化轨道理论
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-4.4 价层电子对互斥理论（VSEPR）I
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-4.4 价层电子对互斥理论（VSEPR）II
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-4.5 分子轨道理论-分子轨道的建立
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-4.5 分子轨道理论-分子轨道能级图
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-4.5 分子轨道理论-异核双原子分子和离子
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-4.6 分子间作用力-分子的极性
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-4.6 分子间作用力-分子间作用力
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-4.7 氢键
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-第四章 分子结构与化学键理论--第四章 小论文
-第四章 分子结构与化学键理论--第四章 习题
-5.1 配合物的基本特征-配合物的形成
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-5.1 配合物的基本特征-配合物的命名规则
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-5.2 配合物的化学键理论-配位学说
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-5.2 配合物的化学键理论-配合物价键理论
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-5.2 配合物的化学键理论-晶体场理论
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-5.3 配合物化学键理论的应用-配合物的几何异构现象
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-5.3 配合物化学键理论的应用晶体场理论的应用（一）
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-5.3 配合物化学键理论的应用晶体场理论的应用（二）
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-第五章 配位化学概论--第五章 习题
-6.1化学反应中的能量变化-化学热力学基本概念(一)
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-6.1化学反应中的能量变化-化学热力学基本概念(二)
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-6.1化学反应中的能量变化-热力学第一定律
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-6.1化学反应中的能量变化-恒温与恒压热效应(一)
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-6.1化学反应中的能量变化-恒温与恒压热效应(二)
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-6.1化学反应中的能量变化-反应进度
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-6.1化学反应中的能量变化-热化学方程式与盖斯定律(一)
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-6.1化学反应中的能量变化-热化学方程式与盖斯定律(二)
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-6.1化学反应中的能量变化-标准摩尔反应热的计算(一)
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-6.1化学反应中的能量变化-标准摩尔反应热的计算(二)
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-6.2 化学平衡-可逆反应与平衡常数
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-6.2 化学平衡-化学平衡的规则
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-第六章 化学反应中的能量变化与化学平衡--第六章 习题
-7.1 自发过程与自发反应（一）
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-7.1 自发过程与自发反应（二）
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-7.2 熵与热力学第二定律—熵
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-7.2 熵与热力学第二定律—熵与Entropy
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-7.2 熵与热力学第二定律—热力学第二定律
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-7.3 热力学第三定律与与孤立系统熵判据—热力学第三定律
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-7.3 热力学第三定律与与孤立系统熵判据—孤立系统熵判据
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-7.4 吉布斯自由能判据-吉布斯自由能（一）
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-7.4 吉布斯自由能判据-吉布斯自由能（二）
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-7.4 吉布斯自由能的判据—标准吉布斯自由能的计算
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-7.4 吉布斯自由能的判据—反应方向的标准吉布斯自由能判据
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-7.4 吉布斯自由能的判据—非标准状态下自发反应方向性的判据
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-7.4 吉布斯自由能判据—吉布斯-亥姆霍兹方程
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-7.5 化学反应方向的影响因素—勒夏特列原理与化学反应的方向（一）
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-7.5 化学反应方向的影响因素—勒夏特列原理与化学反应的方向（二）
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-7.5 化学反应方向的影响因素—温度、压力对化学反应方向的影响实例（一）
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-7.5 化学反应方向的影响因素—温度、压力对化学反应方向的影响实例（二）
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-第七章 化学反应的方向--第七章 小论文
-第七章 化学反应的方向--第七章 习题
-8.1 化学反应速率-化学反应的方向与反应速率
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-8.1 化学反应速率-化学反应速率的表示方式
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应的速率方程的建立（一）
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应的速率方程的建立（二）
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应级数与速率方程
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应级数与速率方程-一级反应速率方程
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应级数与速率方程-二级反应速率方程
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-温度对化学反应速率的影响
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-碰撞理论（一）
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-碰撞理论（二）
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-过渡态理论（一）
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-过渡态理论（二）
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-8.4 催化剂对化学反应速率的影响
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-第八章 化学动力学基础--第八章 习题
-9.1 酸碱平衡—酸碱定义（一）
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-9.1 酸碱平衡—酸碱定义（二）
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-9.1 酸碱平衡—水的解离平衡
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-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡（一）
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-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡（二）
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-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡（三）
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-9.1 酸碱平衡—同离子效应
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-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液（一）
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-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液（二）
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-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液（三）
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-9.2 配位平衡—配合物的解离平衡
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-9.2 配位平衡—配合物解离平衡的移动
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-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积常数
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-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积规则（一）
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-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积规则（二）
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-第九章 酸碱平衡与沉淀溶解平衡--第九章 习题
-10.1 氧化还原反应方程式配平
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-10.2 原电池与电极电势—原电池
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-10.2 原电池与电极电势—电极电势（一）
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-10.2 原电池与电极电势—电极电势（二）
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-10.3 影响电极电势的因数—能斯特方程—浓度或分压对电池电动势的影响（一）
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-10.3 影响电极电势的因数—能斯特方程—浓度或分压对电池电动势的影响（二）
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-10.3 影响电极电势的因数—能斯特方程—浓度或分压对电极电势的影响
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-10.4 电极电势的应用—判断氧化还原反应的方向性
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-10.4 电极电势的应用—判断元素的氧化还原能力
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-10.4 电极电势的应用—判断氧化还原反应进行的程度
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-10.4 电极电势的应用—元素电势图及其应用（一）
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-10.4 电极电势的应用—元素电势图及其应用（二）
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-10.4 电极电势的应用—金属的电化学腐蚀与防护
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-第十章 氧化还原反应与电化学基础--第十章 小论文
-第十章 氧化还原反应与电化学基础--第十章 习题
-无机元素化学-s区元素
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-无机元素化学-p区元素
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-无机元素化学-过渡元素
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-生命化学概论-生命有机化合物官能团
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-生命化学概论-生命元素-碳
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-生命化学概论-生命元素-氧
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-生命化学概论-蛋白质
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-生命化学概论-核酸
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-生命化学概论-糖
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-生命化学概论-金属酶与金属蛋白
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-生命化学概论-药物
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-第十一章 元素与生命化学概论--第十一章 习题
-纳米科学与化学-自然界中的纳米现象
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-纳米科学与化学-微观结构与仿生
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-纳米科学与化学-纳米结构的观察
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-纳米科学与化学-纳米结构与特殊浸润性
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-化学与材料-材料科学领域中的化学问题
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-化学与材料-正渗透与水处理技术
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-化学与材料-相变材料（一）
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-化学与材料-相变材料（二）
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-化学与材料-范德华力与二维材料
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-第十二章 化学与现代科学--第十二章 习题
-大学化学期末考试
