普通化学/溶液的性质

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单位: 物质 · 原子结构 · 键合 · 反应 · 溶液 · 物质的相 · 平衡 · 动力学 · 热力学 · 元素
附录: 元素周期表 · 单位 · 常数 · 方程 · 还原电位 · 元素及其性质

浓度

溶液的浓度是指溶质和溶剂的量。如果溶液中含有大量的溶质，则溶液是浓缩的，如果含有少量的溶质，则溶液是稀释的。

摩尔浓度

摩尔浓度是指每升溶液中溶质的摩尔数。它用符号 M 表示，有时也用作测量单位，例如 0.3 摩尔 HCl 溶液。在这个例子中，每升水（或任何溶剂）中将含有 0.3 摩尔 HCl。

摩尔质量浓度

摩尔质量浓度是指每公斤溶剂中溶质的摩尔数。它用符号 m（小写）表示，有时也用作测量单位，例如 0.3 摩尔质量浓度 HBr 溶液。在这个例子中，每公斤水（或任何溶剂）中将含有 0.3 摩尔 HBr。

摩尔分数

摩尔分数是指溶质的摩尔数与溶液的摩尔数的比率。例如，您将一摩尔 NaCl 溶解到三摩尔水中。请记住，NaCl 将解离成其离子，因此现在有五摩尔粒子：一摩尔 Na⁺，一摩尔 Cl^- 和三摩尔水。钠的摩尔分数为 0.2，氯的摩尔分数为 0.2，水的摩尔分数为 0.6。

摩尔分数用希腊字母 $\chi$ (chi) 表示，通常简写为 X。

稀释

稀释是指向溶液中添加溶剂以获得浓度较低的溶液。也许您在经营柠檬水摊时曾使用过稀释方法。为了降低成本，您可以取一个半满的浓缩柠檬水壶，用清水将其装满。得到的溶液将具有相同总量的糖和柠檬汁，但总量是原来的两倍。由于添加了水，它的味道会更淡。

化学家通常会保留大量有用的化学物质的浓缩溶液。他们可以通过这种方法快速获得已知浓度的更稀释的溶液。

关键概念是稀释过程前后溶质的量保持不变。浓度降低（体积增加）仅仅是通过添加溶剂实现的。

$moles_{1}=moles_{2}$	因此，稀释前后溶质的摩尔数相等。
$M\times V=moles$	根据摩尔浓度的定义，您可以找到溶剂的摩尔数。
$M_{1}\times V_{1}=M_{2}\times V_{2}$	将第二个方程代入第一个方程，得到稀释方程。

要确定需要添加的溶剂（通常是水）的量，您必须知道初始体积和浓度以及所需的浓度。求解上述公式中的 $V_{2}$ 将得到稀释溶液的总体积。从总体积中减去初始体积将确定需要添加的纯溶剂量。

离子溶质

当离子化合物溶解在水中时，它们会分离成离子。这个过程被称为解离。请注意，由于解离，含有离子的溶液中的粒子摩尔数比溶质和溶剂分离时的粒子摩尔数要多。

如果你有两杯水，在一杯水中溶解盐，在另一杯水中溶解糖，它们的浓度会有很大差异。盐会解离成它的离子，但糖（一个分子）不会解离。如果盐是 NaCl，它的浓度将是糖的两倍。如果盐是 MgCl₂，它的浓度将是三倍（有三个离子）。

溶解度规则

并非所有离子化合物都可溶。有些离子化合物在阴离子和阳离子之间具有很大的吸引力，因此它们不会解离。这些物质是不溶的，不会溶解。相反，它们会在溶液底部以固体的形式聚集在一起。然而，许多离子化合物会溶解在水中并解离。在这些情况下，离子与水之间的吸引力大于阳离子和阴离子之间的吸引力。有一些规则可以帮助你确定哪些化合物会溶解，哪些化合物不会溶解。

溶解度规则

所有含有 1 族离子或铵离子的化合物都是可溶的。
硝酸盐、乙酸盐和氯酸盐都是可溶的。
含有卤素的化合物是可溶的，除了含有氟、银或汞的化合物。如果它们含有铅，则它们仅在热水中可溶。
硫酸盐是可溶的，除了与银、铅、钙、钡或锶结合的硫酸盐。
碳酸盐、硫化物、氧化物、硅酸盐和磷酸盐是不溶的，除了规则 #1。
氢氧化物是不溶的，除了与钙、钡、锶或规则 #1 结合的氢氧化物。

有时，当两种不同的离子化合物溶解时，它们会发生反应，形成沉淀，该沉淀是不溶的。预测这些反应需要了解活动顺序和溶解度规则。这些反应可以用所有离子来书写，或者没有旁观离子（在反应前后都不反应的离子，存在于反应的双方），这种格式称为净离子方程式。

例如，硝酸银是可溶的，但氯化银是不可溶的（参见上面的规则）。将硝酸银混合到氯化钠中会导致形成浑浊的白色沉淀。这是因为发生了复分解反应。

电解质

当溶质解离（或当分子电离）时，溶液可以导电。易于形成离子的化合物，因此是良好的导体，被称为强电解质。如果只形成少量离子，则电传导不良，这意味着该化合物是弱电解质。

依数性

对于所有溶质粒子，无论它们是什么类型，某些性质都是相同的。这些被称为依数性。这些性质适用于理想溶液，因此在现实中，这些性质可能与计算结果并不完全一致。在理想溶液中，溶质粒子之间没有作用力，而这通常并非如此。

蒸汽压

所有液体都有一个趋势，即它们的表面分子会逸出并蒸发，即使液体没有达到沸点。这是因为分子的平均能量太小，无法蒸发，但一些分子可以获得高于平均能量并逸出。蒸汽压是蒸发蒸汽压力的量度，它取决于溶液的温度和溶质的量。更多的溶质会降低蒸汽压。

$P_{solution}=P_{pure~solvent}\times \chi _{solvent}$	蒸汽压由拉乌尔定律给出，其中 $\chi$ 是溶剂的摩尔分数。请注意，当没有溶质时 ( $\chi =1$ )，蒸汽压等于纯溶剂的蒸汽压。如果 $\chi =0$ ，则根本不会有蒸汽压。这只能在没有溶剂，只有溶质的情况下发生。固体溶质没有蒸汽压。
$P_{solution}=P_{1}\times \chi _{1}+P_{2}\times \chi _{2}$	如果两种挥发性物质（两者都有蒸汽压）处于溶液中，则拉乌尔定律仍然适用。在这种情况下，拉乌尔定律本质上是物质蒸汽压的线性组合。溶液中的两种液体都具有蒸汽压，因此必须使用此方程式。

第二个方程式显示了溶剂之间的关系。如果两种液体以一半一半的比例混合，则所得溶液的蒸汽压将恰好介于两种溶剂的蒸汽压之间。

另一个关系是亨利定律，它显示了气体与压力的关系。它由 C_g = k P_g 给出，其中 C 是浓度，P 是压力。随着压力的增加，溶液中气体的浓度也必须增加。这就是为什么打开苏打水瓶时会释放气体的原因 - 压力的降低导致苏打水中 CO₂ 的浓度降低。

读者的练习

在 50 °C 时，水的蒸汽压为 11 kPa，乙醇的蒸汽压为 30 kPa。如果溶液中含有 75% 的水和 25% 的乙醇（按摩尔计，而不是按质量计），请确定所得的蒸汽压。

沸点升高

当液体的蒸汽压等于其周围的大气压时，液体就会达到沸点。由于溶质的存在会降低蒸汽压，因此沸点会升高。沸点升高由以下公式给出

\Delta T_{solution}=K_{b}\times m_{solute}

只有当溶质本身是非挥发性的，也就是说，它没有蒸发的趋势时，降低的蒸汽压才会提高液体的沸点。每千克溶剂中每摩尔非挥发性溶质，沸点都会升高一个恒定值，这个恒定值被称为摩尔沸点升高常数（ $K_{b}$ ）。因为这是一个依数性， $K_{b}$ 不受溶质种类影响。

凝固点降低

这解释了为什么在冬天要在道路上撒盐。

当液体的蒸汽压等于其固体形式的蒸汽压时，液体达到其凝固温度。因为溶质的存在降低了蒸汽压，所以凝固点降低了。凝固点降低由以下公式给出

\Delta T_{solution}=K_{f}\times m_{solute}

同样，这个方程仅适用于非挥发性溶质。每千克溶剂中添加一摩尔溶质，凝固点温度就会降低一个恒定值。这个常数（ $K_{f}$ ）被称为摩尔凝固点降低常数。

渗透

如果你学习过生物学，你会知道渗透是水穿过膜的运动。如果两种不同摩尔浓度的溶液被放置在半透膜的两侧，那么水将通过膜流向摩尔浓度更高的侧。发生这种情况是因为水分子“附着”在溶剂分子上，所以它们不能穿过膜。因此，摩尔浓度较低侧的水更容易穿过膜，而不是另一侧的水。

这种渗透的压力由以下公式给出

\pi =MRT

其中π是压力，M是摩尔浓度，R是气体常数，T是开尔文温度。

电解质和依数性

当在一摩尔食盐添加到水中时，依数性效应是如果添加糖而不是盐的两倍。这是因为盐会解离，形成比糖两倍的粒子。这种解离被称为范霍夫因子，描述了溶液中解离的粒子数，必须将其乘以沸点升高或蒸汽压降低方程。

$1~mol~{\hbox{C}}_{6}{\hbox{H}}_{12}{\hbox{O}}_{2(s)}\to 1~mol~{\hbox{C}}_{6}{\hbox{H}}_{12}{\hbox{O}}_{2(aq)}$	糖是一种共价分子。溶解时不会发生解离。
$1~mol~{\hbox{NaCl}}_{(s)}\to 1~mol~{\hbox{Na}}_{(aq)}^{+}+1~mol~{\hbox{Cl}}_{(aq)}^{-}=2~mol~particles$	食盐是一种离子化合物，也是一种强电解质。溶解时会完全解离，使依数性效应加倍。
$1~mol~{\hbox{MgBr}}_{2(s)}\to 1~mol~{\hbox{Mg}}_{(aq)}^{2+}+2~mol~{\hbox{Br}}_{(aq)}^{-}=3~mol~particles$	溴化镁也是离子化合物。依数性效应将是三倍。

尽管对于计算一般的范霍夫因子非常有用，但这种计算系统在考虑离子时略有不准确。这是因为当离子在溶液中时，它们可能会相互作用并聚集在一起，从而减弱范霍夫因子的影响。此外，带更强电荷的离子可能会产生较小的影响。例如，CaO的电解质效果将比NaCl弱。

GS Mangwiro

孩子生病了需要医疗保健。

How to use sugar-salt solution for children with dearrhoea

1升冷却的煮沸水 + 8平勺糖 + 半勺盐（平勺）

● 除了喂食外，还要给孩子补充糖盐溶液（SSS）。 ● 在每次腹泻后，用杯子少量多次地给孩子喝SSS。

 ○ Half a cup for children under 2 years
 ○ 1 cup for children 2-5 years

● 如果孩子呕吐，等待10分钟后继续，但速度要慢一些。 ● 如果孩子想要比建议量更多的SSS，可以多给一些。 ● 继续给孩子喂食。