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　　25Chap3溶液3-1溶液3-1.1溶液的组成与种类一、溶液1.两种或两种以上纯物质形成均匀混合物只有一个相没有固定组成与性质。溶液所含的纯质仍然保有各自的化学性质。如糖水、食盐水、碘酒等溶液。2.溶液溶质溶剂习惯上我们把溶液中量较多成份叫做溶剂solvent其他成份称为溶质solute。水为最常见的溶剂故不论量多少通常均视水为溶剂。若固体与液体或气体与液体所形成之液态溶液习惯上称该液体为溶剂固体或气体为溶质。冹断原则同相溶液量多的当溶剂。相溶液多以液体当溶剂不管量多量少。二、溶液的种类1.以溶剂分类1水溶液常简记为aq以水为溶剂之溶液称为水溶液。例如NaClaq、NH3aq2非水溶液不是以水为溶剂之溶液称为非水溶液如碘溶於酒精形成碘的酒精溶液例NaOHalc为氢氧化钠的酒精溶液酒精alcohol。碘的四氯化碳溶液亦可简记为I2/CCl4。2.以型态分类溶解时溶质与溶剂的状态举例气态溶液一般称混合气体气体溶於气体液体溶於气体固体溶於气体空气、任何气体的混合物。水於空气、溴於空气。甲烷、碘於氮。液态溶液简称溶液气体溶於液体液体溶於液体固体溶於液体於水、二氧化碳於水。酒精於水、溴於四氯化碳。称固溶体气体溶於固体液体溶於固体固体溶於固体金、盐类的固溶体如AgCl-NaCl或NaNO3-KNO3263.以溶液导电性分类1电解质溶液酸、碱、盐之水溶液能导电。2非电解质溶液不能导电如糖水。4.以溶质粒子大小分类液简称胶体溶液的粒子为分子、离子或原子溶液的粒子为高分子、结合的粒子或吸附於溶剂分子的离子所构成的原子团含有原子数目达103109个粒子的直径为1010公尺即1?粒子的直径为109107公尺溶质分散质又称分散相溶剂分散媒如:糖水、食盐水、碘酒等如:咖啡、牛奶、豆浆及淀粉液等颗粒大小真溶液胶体溶液悬浮液粒子直径超过1μm104106m。三、胶体溶液1.胶体溶液的特性1廷得耳效应光线通过胶体溶液时因胶质粒子较大足以散射光线的缘故显出一条光亮的通路。272布朗运动当光线通过胶体溶液时以显微镜在垂直於光线的方向观察时可见胶质粒子成无数光点不停地作急速运动。其成因为胶质粒子受到许多溶剂分子的碰撞而造成。3胶质粒子带电金属氢氧化物FeOH3、PbOH2、AlOH3、CuOH2、ZnOH2通常带正电金属硫化物CdS、As2S3、Ag2S、PbS、CuS常带负电荷硫化镉CdS能吸附溶液中的硫氢离子HS而带负电胶体粒子之凝聚1胶质粒子可克服重力不沈淀的原因有二a.布朗运动b.胶粒子带有同种电荷产生静电斥力使胶质粒子能持久分散於胶体溶液中。2凝聚方法体溶液中加入少许电解质胶体粒子所带之电荷与电性相反的离子电荷中和胶体粒子就凝结成较大之颗粒由水中沈淀析出称为凝聚。如豆浆加入CaSO4蛋白质凝聚成豆花或豆腐析出、牛奶加入醋酸也可使酪素凝聚而沈淀b.外加一电场或电压於胶体溶液中如图6-4lt补充gt1.凝析在胶体溶液中加入少量电解质即产生沈淀现象者称凝析凝聚析出此乃因粒子的电荷中和之故。2.盐析在胶体溶液中加入多量电解质而使其沈淀的现象称盐析除电荷中和外尚有脱水作用。3.透析冺用电解质离子能通过半透膜而胶体粒子则否的性质除去胶体溶液中电解质的方法。3-2溶液的浓度度之定义与重要性1.浓度乃表示溶液中溶质的定量组成其值愈大表所含溶质愈多。2.化学变化的结果有时会随某个反应物的浓度不同而异如下二例应得NO2g二氧化氮但与稀硝酸反应却得NO一氧化氮。例2铜与稀硫酸不反应但与浓硫酸却可反应产生SO2g二氧化硫。图6-4在电解池内胶体的氢氧化铁FeOH3聚集在一起。283.ppm亦为浓度之一种1ppm公升溶液之溶质1mg1即百万分之一61014.同理ppb亦为浓度之一种即十亿分之一1ppb9101ppmpartspermillionppbpartsperbillion一、重量百分率浓度weightpercentage1.定义以100克溶液中所含的溶质克数来表示浓度单位记为。2.基本计量重量百分率浓度溶液克数溶质克数100溶剂克数溶质克数溶质克数100P212其中W2为溶质的质量克W1W2为溶质与溶剂的总质量克例如将200克的蔗糖溶於300克的水中糖水溶液的质量500克糖水的重量百分率浓度二、体积莫耳浓度molarityCM定义体积一升的溶液中所含溶质的莫耳数单位为mol/L或M。2.基本计量体积莫耳浓度CMLmol溶液的体积升数溶质的莫耳数即CMMmLV1000mol/gMgWLVmolen其中n为溶质的莫耳数W为溶质的质量M为溶质的分子量V为溶液的体积。例如将68.4克的蔗糖化学式为C12H22O11、分子量342加水溶成500毫升水溶液此蔗糖溶液的体积莫耳浓度为CM.680.4M三、重量莫耳浓度molalityCm1.定义在1000克的溶剂中所含溶质的莫耳数单位为mol/Kg或m。2.基本计量重量莫耳浓度CmKgmol溶剂的仟克数溶质的莫耳数即CmmgW1000mol/gMgW12其中W2为溶质的质量M为溶质的分子量W1为溶剂的质量。29例如将37.3克氯化钾KCl、式量为74.6溶解於500克的水中所得溶液的重量莫耳浓度为Cm50010006.743.371.00m四、莫耳分率1.定义溶质的莫耳数与溶液总莫耳数的比值表示法如下2.基本计量莫耳分率X1.......nnn211溶液总莫耳数溶质莫耳数其中n1为成分1的莫耳数n1n2......为各成分包含溶质和溶剂莫耳数的和即溶液总莫耳数而各成分莫耳分率总和为1。即X1X2X3......1五、百万分浓度partspermillionppm1.定义每106克溶液中所含溶质的克数简写成ppm。ppmWw溶液质量溶质质量1062.常用於表示微量物质的浓度例如空气污染物、微量元素的含量如海水中的离子浓度重量百分率浓度1相当於104ppm。3.当计算百万分浓度时通常是设定稀薄水溶液密度为1.00g/mL故ppm可视为1升溶液中溶质的毫克数即1ppm1.00mg/L。六、体积百分率浓度VVV1100例如100毫升酒精水溶液中含有酒精15毫升则其浓度为15。2.液体的混合其体积不一定具有加成性例如取15毫升的酒精和85毫升的水混合总体积小於100毫升其体积百分率浓度并非15。3.除非特冸注明不然百分率浓度通常是指重量百分率浓度而不是体积百分率浓度。七、溶液的配制稀释与混合1.溶液的配制1配制原则配制前溶质质量或莫耳数配制后溶液所含溶质质量或莫耳数。2配制步骤例如配制0.20M的CuSO4水溶液250mL。30天平秤取12.5克硫酸铜晶体CuSO4?5H2O0.05莫耳小心倒入容量瓶中。CuS04?5H2O250加适量水摇动使其完全溶解。再加水至刻度恰为250毫升则其 CM0.05 mol/0.25L0.20M。 3含结晶水的溶质当溶入水时其中所含的结晶水变为溶剂 的一部分故结晶水需并入溶剂中计算。 2.溶液的稀释 1加水稀释时所含溶质的质量 与莫耳数均不变此为计算时的重要原则。 稀释后莫耳浓度稀释前莫耳浓度稀释后溶液的体积原来溶液的体积 溶液体积mL溶液密度 PM 溶液体积L 溶质分 3.溶液的混合混合前后溶质的总重量或莫耳数不变。八、各类浓度间之互换 1.—溶液可用各种不同浓度表示法来表示其浓度故浓度间可互相转换。 2.各类浓度 互换的计算程序。 1由已知的浓度依定义假设求出溶液的组成其原则如下 P求其它 浓度表示法时设溶液100克则溶质P克溶剂100P克。 m求其它浓度表示法时设溶剂 1000克则溶质m莫耳。 X求其它浓度表示法时设溶液1mol则溶质x mol溶剂1xmo1。 M求其它浓度表示法时设溶液1升则溶质有M mol溶剂有1000溶液密度M 溶质分子 2再由溶液的组成依浓度定义求出所需的浓度。九、各种浓度表示法的特性 有关 无关 与溶质莫耳数 CM、Cm、X莫耳分率 P、V体积百分率浓度、ppm 31 温度改变涉及体积 CM、V Cm、X、P、ppm 一般而言同一溶液以Cm表示之数值会比CM大但当溶液很稀薄时1000daM100则CmCM d溶液比重CMa溶质的分子量 M设溶液1升则1000daM即表溶剂重。 换句话说极稀薄的溶液CmCM若为浓溶液则 CmCM。 不同溶质的两水溶液之莫耳分率相同则其重量莫耳浓度必相同。3-3 溶解与沉淀 3-3.1溶解度 一、溶解与沉淀 1.溶解固态晶体置入液体溶剂中其粒 子离开晶体表面而进入液体中之现象称为溶解。例如蔗糖的晶体置入水中糖分子会 离开晶体而均匀分散於水中。 2.沈淀固态物质自溶液中析出的现象称为沈淀析出的 晶体就叫做结晶。例如糖水溶液若水分蒸发造成溶液中水的量不足糖分子会重新集 结成晶体析出。 二、溶解度 1.溶解度定温下定量溶剂所能溶解溶质之最大量而形 成饱和溶液此溶液之浓度称为溶解度。 2.常用溶解度之表示法 1定温时100克溶剂 所能溶解溶质无水物的最大克数单位溶质g/100g溶剂。 例如20100g的水最多可溶 37g的NaCl溶解度为37g/100g水。 2体积莫耳浓度CM体积一升的溶液中所含溶质的 莫耳数单位溶质mol/L溶液。 3.依浓度大小溶解度分为三类 1可溶溶解度大於101M 例如NaClaq、KNO3aq。 简单辨识法 阳离子为 H、IA NH4阴离子为 NO3 CH3COO者均属易溶盐。 2微溶溶解度介於101104M 3难溶溶解度小於104M有 时称为不溶或产生沉淀。例如AgClaq、BaS04aq 阴离子 阳离子 化合物的溶解度 IA、NH4、H可溶 NO3、CH3COO 全部 可溶 Cl、Br、I Ag、Pb2、Hg22、Cu、 Tl 低溶解度 32 SO42 Ca2、Sr2、Ba2、Ra2、Pb2 低溶解度 S2 IA、IIA2、NH4、H 可溶 OH IA、NH4、H、Sr2、Ba2、Ra2 可溶 SO32、CO32、PO43 IA、NH4、H CrO42Ag、Pb2、Ba2、Sr2 低溶解度 C2O42 IA、NH4、H及Be2、Mg2 可溶 饱和溶液与溶解平衡1.饱和溶液定温时溶液含有其所能溶解溶质之最大量。 2.溶解 平衡溶液饱和时溶解的速率与沉淀的速率相等溶解溶质达最大量称为溶解平衡。故 在一定的温度条件下饱和溶液中溶解的糖量是不会改变的但形状会变。但是溶解与 沉淀的过程仍然继续进行著属於一种动态平衡。 四、未饱和溶液与过饱和溶液 过饱和溶液溶液浓度大於饱和溶液此时加入晶种或摇震后会有结晶析出而变为饱和溶液。譬如在硫 硫酸钠的过饱和溶液中加入一粒固态的硫 硫酸钠则过量溶解的硫 硫酸钠会如