wB=mBm(2.3):
式中m——溶液的質量,g或kg;
mB——溶質的質量,是指被溶解的那部分溶質的質量,沒有被溶解的那部分溶質質量不能計算在內,它的單位與溶液的質量的單位相同,也為g或kg;
wB——溶液的質量分數,無單位,可以用小數或百分數表示。
質量分數與物質的量濃度之間是可以換算的,換算公式為:
cB=ρB×wBMB×1000(2.4):
式中cB——溶液的物質的量濃度,mol/L;
MB——溶質的摩爾質量,g/mol;
ρB——溶液的密度,g/mL;
wB——溶液的質量分數,無單位。
體積分數是指在同溫同壓下溶質B的體積VB與溶液總的體積V的比值,用φB表示。表達式為:
φB=VBV(2.5):
體積分數也可稱為體積濃度,無單位,可以用小數或百分數表示。如配置75%的醫用酒精即75體積的乙醇加25體積的水。再如勾兌30度的酒即30體積的酒精加70體積的水。
摩爾分數是指溶液中溶質B的物質的量(nB)與溶液物質的量(nA+nB)之比。用xB表示,表達式為:
XB=nBnA+nB(2.6):
2.2.3質量摩爾濃度:
質量摩爾濃度是指1kg溶劑中所含溶質的物質的量,即溶液中溶質B的物質的量(nB)除以溶劑的A質量(mA),用符號bB表示,單位為mol/kg。表達式為:
bB=nBmAbB=1000×mBmA×mB(2.7):
式中nB——溶質B的物質的量,mol;
mB——溶質B的質量,kg;
mA——溶劑A質量,kg。
質量摩爾濃度的優點是不受溫度的影響,在要求精確濃度時,最好用質量摩爾濃度表示。質量摩爾濃度常用來研究難揮發的非電解質稀溶液的性質,如:蒸汽壓下降、沸點上升、凝固點下降和滲透壓。對於極稀的水溶液,其密度近似等於水的密度,物質的量濃度與質量摩爾濃度的數值幾乎相等。
2.2.4質量濃度:
溶質的質量濃度是指單位體積的溶液中所含溶質的質量,即溶質B的質量與溶液體積之比,用符號ρB表示,質量濃度的表達式為:
ρB=mBV(2.8):
式中mB——溶液中溶質B的質量,kg或g;
V——溶液的體積,m3或L;
ρB——溶液的質量濃度,kg/m3或g/L。
在分析化學中常量、微量組分的濃度常用質量濃度表示,電鍍工業中配製的電鍍液一般也用質量濃度表示。
2.3電解質溶液:
電解質溶液是指溶質溶解於溶劑後能夠電離出離子的溶液,相應的溶質即為電解質。某物質是否為電解質並不是絕對的,同一物質在不同的溶劑中,可表現出不同的性質。例如HCl在水中是電解質,但在苯中則為非電解質;葡萄糖在水中是非電解質,而在液態HF中卻是電解質。物質是否是電解質取決於物質在溶劑中能不能電離出自由移動的離子,所以,電解質與溶劑有關,本書在討論電解質時都是以水溶劑為標準,涉及的電解質溶液也都是指的電解質水溶液。
2.3.1電解質和非電解質:
電解質是指在水溶液裏或熔融狀態下能夠導電的化合物,它主要包含酸、堿、鹽、水、活潑金屬氧化物。非電解質是指在水溶液裏或熔融狀態下不能導電的化合物,它主要包含非金屬氧化物(如CO2、SO2)和某些非金屬氫化物(如NH3)及絕大多數有機物(如酒精、蔗糖)。電解質和非電解質均為化合物,判斷化合物是否是電解質要看在水溶液或熔化狀態下化合物能否電離,能否導電。電解質本身不導電,而隻有在溶於水或熔融狀態時電離出自由移動的離子後才能導電。
能導電的物質也不一定是電解質,不能隻憑化合物在水溶液中導電與否來判斷化合物是否是電解質,還需要考慮化合物的結構和性質等因素。例如:硫酸鋇的水溶液不導電,硫酸鋇是電解質。原因是硫酸鋇難溶於水,溶液中離子濃度很小,水溶液不導電,但溶於水的那小部分硫酸鋇卻是完全電離了,因此,硫酸鋇是電解質。SO2的水溶液能導電,但SO2不是電解質。原因是SO2本身不能電離,溶解於水是由於它和水反應生成了亞硫酸,亞硫酸是電解質,能導電。
判斷氧化物是否為電解質,要具體分析。
另外,有些能導電的物質,如銅、鋁等不是電解質。因它們並不是化合物,而是單質,不符合電解質的定義。
根據電解質的電離程度,電解質一般可分為強電解質和弱電解質。電解質的強弱也與溶劑有關,例如乙酸在水中為弱電解質,而在液氨中則為強電解質;LiCl和KI晶體,在水中為強電解質,在醋酸中卻是弱電解質。本書要討論的電解質強弱也就是對水溶液而言。我們把在水溶液中完全電離的電解質稱為強電解質,在水溶液中隻有部分電離的電解質稱為弱電解質。
電解質在水溶液中形成自由移動離子的過程稱為電離或解離。電解質的電離可以用電離方程式來表示,我們把用化學式和離子符號表示電離過程的式子稱為電離方程式。
在書寫電離方程式時,要特別注意:電離方程式中,陰陽離子所帶正負電荷的總數必須相等;強電解質用箭頭(或等號)、弱電解質用可逆號表示。
強電解質的電離方程式如下:
HClH++Cl-:
NaClNa++Cl-:
NaOHNa++OH-:
H2SO42H++SO2-4:
MgCl2Mg2++2Cl-:
弱電解質的電離方程式如下:
HAcH++Ac-:
NH3·H2ONH+4+OH-:
H2OH++OH-:
多元弱酸的電離是分步進行的,以第一步為主,例如:
H2SH++HS-:
HS-H++S2-:
多元弱堿的電離也是分步進行的,一般簡化為一步,例如:
Mg(OH)2Mg2++2OH-:
強酸的酸式鹽一步電離,弱酸的酸式鹽分步電離,第一步不可逆,以後步步可逆,且一步比一步的電離程度小。
KHSO4K++H++SO2-4:
NaHCO3Na++HCO-3:
HCO-3H++CO2-3:
多數離子化合物在熔化時也能發生電離,表示方法如下:
NaCl(熔融)Na++Cl-:
K2O(熔融)2K++O2-:
HClH++Cl-NaClNa++Cl-NaOHNa++OH-H2SO42H++SO2-4MgCl2Mg2++2Cl-弱電解質的電離方程式如下:
HAcH++Ac-NH3·H2ONH+4+OH-H2OH++OH-多元弱酸的電離是分步進行的,以第一步為主,例如: