七、液体的基本性质
1、液体的主要特征。
液体具有一定的体积，没有一定的形状，具有自由表面。只有当液体表面和它所受到的作用力垂直时，液体才静止不动。由于分子间吸引力的作用，使得液体的自由表面有收缩到最小面积的趋向，球形最小，所以液滴总是呈现球形或者近球形，所以地球上的水面是椭球形的，容器里的水面总是水平的，液滴的水面是近球形的。液体分子有一定的流动性，分子间距接近固体，当晶体熔化时，密度仅改变10~50%，当液体汽化时，密度减小到百分之一到千分之一。液体分子之间是直接接触又相互滑动的，而固体微粒之间是坚固地结合的，气体微粒之间没有相互接触，是分开的，如图所示。
图4.45物体的分子排列
2、液体的种类。
有纯净液体和混合液体。液体混合时，有的完全互溶，有的部分互溶，有的完全不能互溶。混合液体也叫做分散系，分为胶体和溶液两类，由分散质（溶质）溶解于分散剂（溶剂）里形成。利用丁达尔效应能够区分胶体和溶液（光束通过胶体会产生一条明亮的光路）。
胶体是多相液体，溶质以多分子状态存在。胶体又分为浊液（粒子直径大于10-7m，即100nm。又分悬浊液和乳浊液，其溶质分别是固体和液体）和溶胶（也叫做胶体溶液，粒子直径问10-9~10-7m）。悬浊液是溶质以固体微粒状态散布在溶剂里形成的液体，基本特征是浑浊、不透明、不均一、不稳定、易分离。乳浊液是溶质以液滴（液体微粒，是多分子的聚集体）状态散布在溶剂里形成的液体，基本特征是乳白色。破坏胶体溶液的方法有三种：加入电解质使之凝聚，加入带相反电荷的胶体溶液使之凝聚下沉，加热使之凝聚。
溶液是介于混合物和化合物之间的物质，是由溶质和溶剂相互溶解组成的分散系，是均匀的液体，有些还会形成溶质的水合物。简单地说就是，溶液是溶质溶解在溶剂里形成的液体。水是最常用的溶剂，水溶液是最常见的溶液。溶液的基本特征是看起来澄清、透明、均一，溶质的分子以单个分子的状态存在的，十分稳定。溶液是单相液体，溶质以单分子或者离子状态存在。溶液里的粒子直径＜10-6mm（1nm）。溶液又分为低分子溶液（简称溶液）和高分子溶液、饱和溶液和不饱和溶液，此外还有熔液、缓冲溶液等。熔液是固体加热熔化形成的液体。在溶剂中加入难以挥发的溶质后，溶液的蒸汽压会变低。一定溶液里所含的溶质的量叫做溶液的浓度，常用百分比浓度（%）和摩尔浓度（克分子浓度，M，mol/l）表示，还可以用比重表示。配制溶液需要用到量瓶。
3、液体的压强。
有液体内部的压强和液体对容器壁的压强。压强同深度成正比，与容器壁垂直。液体内处处有压强，相同的深度压强相等。用压强计可以测量压强。
液体的压强计算公式：压强=深度×液体的比重，代数式：P=hd。
平均压强用深度的一半计算。侧壁上的压强通常就是指平均压强。侧壁所受的压力=平均压强×受力面积。
根据液体的压强传递定律，可以制造连通器。如果只有一种液体，则液面总是相平的。如果是不同比重的液体，液面就会不保持相平。连通器可以用来输送液体和测定液体的比重：d2=h1d1/h2。
炁学提示：压强是对炁子的量度。
4、蒸发、饱和汽与饱和蒸汽压。
液体一直在进行蒸发的活动，蒸发出来的分子形成了蒸汽。蒸发是液体分子脱离液体的过程，这是需要一定能量的。当容器内的液体同它的蒸汽平衡时，此时的蒸汽叫做饱和蒸汽，它的压力叫做饱和蒸汽压，简称蒸汽压。蒸汽压与液体的种类和温度有关，同液体及其饱和蒸汽的数量（体积）无关。不同的液体有不同的蒸汽压，例如在20℃时，水的蒸汽压为0.0233大气压（17.5mmHg柱），酒精是0.0577大气压（44.5mmHg柱）。蒸汽压总是随温度升高而增加，例如水在0、25、50、75和100℃时的蒸汽压分别是0.00605、0.0313、0.121、0.38和1atm。对于未饱和汽，其性质同实际气体一样，近似遵循理想气体的定律，而且离饱和蒸汽状态越远与理想气体定律符合越好。压力和温度可以使未饱和汽与饱和汽之间相互转化。
炁学提示：蒸发是液体炁子变成气体炁子的过程。饱和蒸汽是气体和液体的炁子能量相等或者相近时的蒸汽。
5、结晶。
使溶液里的溶质自析出来的过程叫做结晶，是溶解的反过程。结晶的方法：浓缩和冷却。经过浓缩和冷却就能够使溶质结晶析出。析出的结晶里一般会含有水，这样的水叫做结晶水，这样的含水的晶体叫做结晶水合物，例如CuSO4·5H2O。利用结晶的方法可以制得产品、分离混合物和提纯物质。
炁学提示：结晶是液体炁子变成固体炁子的过程。
6、沉淀。
溶液里不能够溶解的固体颗粒下沉分层的现象。
7、液体的表面。
表面层。液体的表面层分子都受到液体内部分子的吸引作用，使液体的表面积尽量最小。液体的表面积趋向最小，球形的表面积最小，所以液滴呈现球形。
表面能。表面层分子所具有的高于内部分子的势能叫做表面能，它是内能的一种形式。表面越大，表面能也越大，内能也越大。为了使表面能最小，使液体最稳定，液体总是使表面积最小。
表面张力。液体表面对它的边界有拉力作用，这种使液面自动收缩的力叫做表面张力。这种力使液体薄膜的表面积最小，而且跟液面相切。
表面张力系数：是液面对单位长度边界线的作用力，反映了表面张力的作用情况，可以用实验的方法进行测定。σ=f/l=（F-mg）/2l。其中，F为测力计读数。一般液体（20℃）的σ值是17~73达因/厘米，水银（20℃）的σ值是470达因/厘米，液态金属（熔点以上）的σ值是几百~上千达因/厘米。表面张力系数随温度升高而减少，随温度下降而变大；容易蒸发的液体的σ值小；极少量的杂质就会显著改变σ值（一般是减少）。
浸润现象。液体同固体接触时，会形成附着层。液滴收缩形成球形使接触面减少的叫做不浸润，是因为内聚力大于附着力。液滴散开使接触面增加的叫做浸润，是因为附着力大于内聚力。
毛细现象。我们把内径等于或者小于1毫米的管子叫做毛细管。浸润液体在毛细管里会上升，不浸润液体则会下降，这就是毛细现象。管子越小升降越大。根据表面张力等于重力，得到下面关系：2πrσ=πr2hDg，h=2σ/rDg，σ=hrDg/2。其中D为液体密度，h为液体上升高度，r为管内径。
8、电离。
电离理论是关于电离现象的学问，是由瑞典的阿伦尼多斯在1887年提出的。电解质是在液态下能够导电的物质，这些物质都是离子化合物。不能够导电的是非电解质。电解质的导电是由于形成了自由离子（能够自由移动的离子）。电解质产生自由离子的过程叫做电离。电离是分子分解成为离子的过程，例如：HCl→H＋＋Cl－。电离的程度用电离度表示。离子间的引力大则电离度小，浓度小则电离度大。酸、碱和盐都是电解质，都能够电离。碱电离出氢氧根离子（OH－），酸电离出氢离子（H+）。根据导电性可以分为强电解质和弱电解质。离子的性质同原子和分子是不同的，例如Na＋和Cl—是无色的，金属钠（Na）是银白色的，氯气（Cl2）是黄绿色的，Na与水作用生成氢气，Cl2与水作用生成氧气，Cl2是有毒的，NaCl是无毒无色的，是人体必须的。又例如CuSO4是白色的，其水溶液是蓝色的，这是Cu2+的颜色。根据溶液的颜色可以大体上判断是否存在某些离子。
9、液体的其他知识点：相平衡、萃取、精馏、水解、电解、电镀等。
10、最重要液体——水。
水是由氢和氧组成的氧化物，是最重要的氧化物之一。自然界的水叫做自然水，是含有杂质的不纯净的水。水是重要的液体，占地面的十分之七。有海水、江河水、地下水，有自然水、蒸馏水，有硬水、软水、暂时硬水、永久硬水，有磁化水、热水、过热水、汽化水、冰水、16氧水、17氧水、18氧水等。水汽直径为3.5×10—4微米，雨滴直径为100微米以上。使硬水变成软水的方法叫做硬水的软化。
水的物理性质。纯水是无色无味无嗅透明的液体，在1个大气压下，100℃时沸腾，0℃时凝固（结冰），4℃时比重最大，为1，高于或者低于4℃时，比重都小于1。冷水重，热水和冰比较轻。冰比水轻，所以浮于水面。水是所有固体和液体中比热最大的物体，为1，能够贮存最大量的热量。水有很好的溶解性，能够溶解大多数物体。
水的化学性质。水能够分解成氢气和氧气，能够与有些金属和非金属反应。