2.1.2溶液概念:
溶液也就是分子分散係,它是由一種或幾種物質以分子或離子形式分散於另一種物質中形成的均一、穩定的混合物。溶液中的分散質和分散劑分別稱為溶質和溶劑,其中,被溶解的物質是溶質,能溶解其他物質的物質是溶劑。例如:用鹽和水配製的生理鹽水,鹽就是溶質,水就是溶劑。溶液中的溶質是分子或離子,並具有透明、均勻、穩定的宏觀特征。溶質與溶劑可以是氣體、液體和固體,當固體或氣體溶於液體形成溶液時,通常把固體或氣體稱為溶質,液體稱為溶劑;兩種溶液互溶時,若其中一種是水,一般將水稱為溶劑;兩種溶液互溶時,兩種液體都不為水,一般把量多的一種稱為溶劑,量少的一種稱為溶質。
溶液可根據顏色分為有色溶液和無色溶液;根據酸堿性分為酸性溶液、中性溶液和堿性溶液;根據導電性分為電解質溶液和非電解質溶液;根據溶質含量分為濃溶液和稀溶液;根據溶解程度分為飽和溶液和不飽和溶液等。
如向一定量溶劑裏加入某種溶質,當溶質不能繼續溶解時,所得的溶液就是飽和溶液。飽和溶液是指一定溫度下,一定量的溶劑裏,不能再溶解某種物質的溶液。在一定溫度下,一定量的溶劑裏,還能再溶解某種物質的溶液稱為不飽和溶液。飽和溶液反映了溶劑的最大溶解能力,表明溶質達到了最大的溶解限度,最大的溶解限度與外界溫度,壓力(氣體受此影響)和溶質、溶劑的比例有關,飽和溶液增加溶劑、改變溫度、減小壓力(氣體受此影響)可能變為不飽和溶液;同樣不飽和溶液增加溶質、改變溫度、增大壓力(氣體受此影響)也可能變為飽和溶液。溶液的飽和程度可用溶解度來描述,固體物質的溶解度是指在一定溫度下,固態物質在100g溶劑中達到飽和狀態時所溶解的質量。大部分固體物質的溶解度隨溫度升高而增大,如硝酸鉀;少部分固體溶解度受溫度影響不大,如氯化鈉;極少數物質溶解度隨溫度升高反而減小,如氫氧化鈣。氣體物質的溶解度是指一定溫度、壓強為1標準大氣壓時,溶解在1體積水裏達到飽和狀態時的氣體的體積。氣體的溶解度隨溫度的升高而減小,隨壓強的增大而增大。
飽和溶液不一定是濃溶液,濃溶液也有可能是不飽和溶液。如飽和氫氧化鈣水溶液,因為水中的氫氧化鈣溶解度較小它是稀溶液,98%的硫酸是濃溶液,但還能吸收SO3說明是不飽和溶液。濃溶液、稀溶液與飽和溶液、不飽和溶液是從不同角度對溶液進行的描述,它們之間並沒有必然聯係。
2.2溶液的濃度:
溶液的濃度是指一定量的溶液裏所含溶質的量。溶液的濃度是反映溶液濃稀程度的標準,它表達了溶液中溶質跟溶劑存在的量的關係,溶液中溶質含量越多,溶液的濃度相應越大。根據溶液中溶液和溶質的表示形式不同,溶液的濃度有多種表示方法,常用濃度的表示方法有以下幾種。
2.2.1物質的量濃度:
物質的量濃度是一種溶質用物質的多少、溶液用體積來表示的濃度。對宏觀物質多少可以用個數來描述,如:一個蘋果,十個同學。而微觀物質的多少通常是用物質的量來描述,物質的量就是表示微觀粒子數目多少的一個物理量。物質的量和“長度”“質量”“時間”等概念一樣,是國際單位製中7個基本物理量之一(7個基本的物理量分別為:長度、質量、時間、電流強度、溫度、物質的量、發光強度),它是表示微觀粒子數量多少的,常用n表示,單位為摩爾(mol),簡稱摩。摩爾與千克、米一樣,是一個單位,它是物質的量這個物理量的單位。在意大利化學家阿佛加德羅推導出阿佛加德羅常數後,摩爾便像一座橋梁把單個的、肉眼看不見的微粒跟大數量的微粒集體、可稱量的物質聯係起來了,1摩爾任何物質均含有阿佛加德羅常數個微粒。阿佛加德羅常數用N0表示,其數值為6.02×1023。如1摩爾H2O含有6.02×1023個水分子,含有6.02×1023個氧原子,含有1.806×1024個原子。1摩爾H2SO4含有6.02×1023個硫酸分子,含有6.02×1023個硫酸根離子,含有1.204×1024個氫離子,含有1.806×1024個離子。
1摩爾物質的質量稱為該物質的摩爾質量,用M表示,單位為g/mol。摩爾質量在數值上等於該物質的原子量、分子量或離子的式量。如Fe的摩爾質量為56g/mol,H2O的摩爾質量為18g/mol,OH-的摩爾質量為17g/mol。摩爾質量是物質的質量與物質的量相聯係的紐帶,它們的關係可以用下列公式來反映。
物質的量=物質的質量摩爾質量:
n=mM(2.1):
式中n——物質的量,mol;
m——物質的質量,g;
M——摩爾質量,g/mol。
對於氣體物質,不僅具有質量和數量,還要占有一定的空間,具有一定的體積。在標準狀況下,1mol任何氣體所占的體積都約為22.4L,這個體積稱為該氣體的摩爾體積,用Vm表示,單位是L/mol。使用氣體的摩爾體積時應注意:
①必須是標準狀況。
②“任何氣體”既包括純淨物又包括氣體混合物。
③22.4L是個近似數值。
④單位是L/mol而不是L。
物質的量、質量、微粒數目、氣體體積、物質的量濃度它們之間的關係如下:
溶液濃度的配製在實際工作中應用相當廣泛,化學上把用化學物品和溶劑(一般是水)配製成需要濃度的溶液的過程稱為溶液濃度的配製。溶液濃度的配製使用的儀器主要有:容量瓶、天平(吸量管)、藥匙、燒杯、玻璃棒、膠頭滴管。溶液濃度的配製一般分6個步驟:計算→稱量(量取)→溶解→移液→定容→搖勻。
①計算。常用n=m溶質/M,c=n/V,ρ=m溶液/V,質量分數=m溶質/m溶液公式計算。如:配製0.1mol/L的氫氧化鈉溶液500mL,該稱取氫氧化鈉的質量為m=0.1×0.5×40=2(g)。如:實驗室用密度為1.19g/mL、質量分數為36.5%的濃鹽酸配製250mL濃度為0.1mol/L的鹽酸溶液。應取鹽酸的量為V=m/ρ=(0.25×0.1×36.5)/(36.5%×1.19)=2.1(mL)。
②稱量或量取。固體試劑用分析天平或電子天平(為了與容量瓶的精度相匹配)稱量,液體試劑用吸量管量取。稱量或量取的試劑將放入小燒杯中,進行下一步溶解。
③溶解。將稱好的固體放入燒杯,用適量(20~30mL)蒸餾水溶解,用玻棒攪拌加速溶解,冷卻至室溫。
④移液。將燒杯中冷卻後的溶液轉移到容量瓶。由於容量瓶的頸較細,為了避免液體灑在外麵,用玻璃棒引流,玻璃棒不能緊貼容量瓶瓶口,棒底應靠在容量瓶瓶壁刻度線下。轉移後,並用蒸餾水洗滌小燒杯和玻璃棒2~3次,將洗滌液一並注入容量瓶。
⑤定容。在容量瓶中繼續加水至距刻度線2~3cm處,改用膠頭滴管滴加至刻度(液體凹液麵最低處與刻度線相切)。
⑥搖勻。
溶液的質量分數是指一定質量的溶液中所含溶質的質量,即溶液中溶質B的質量(mB)與溶液質量(m)之比。常用wB表示,表達式為: