化學朋友/溶液
溶液是指兩種或多種物質均勻混合在一起。這些物質被稱為溶劑和溶質。溶質可以是固體、液體或氣體。最常見的溶劑之一是水。[1]
電解質是能夠導電的水溶液。純水不是電解質，但如果你在水中溶解一些物質，它就能導電。 酸和鹼 是電解質。分子化合物通常不是。[1]
溶液可以是酸性的、鹼性的或中性的。酸越強，其導電性越強。[1]
當物質溶解在溶液中時，該化合物會解離。這意味著每個分子和離子都會與水分離。如果你將 NaCl 放入水中，它會解離並形成 Na+ 和 Cl-。氯化鈉不會被分離，只是離子會距離更遠。解離使溶液成為電解質。Na 帶正電，Cl 帶負電，因此如果它們在水中解離，電荷會幫助電流透過溶液。這同樣適用於酸和鹼。如果酸或鹼溶解，它會解離。然後一個離子帶負電，另一個離子帶正電。[1]
有些物質比其他物質更容易溶解在水中。離子的溶解度非常容易預測。有一些表格可以顯示不同離子的溶解度。分子則更復雜。沒有簡單的方法可以預測不同分子的溶解度。你只需要記住。[1]
將化學物質放入溶液中是為了方便運輸、裝載和儲存它們。它也有助於反應。如果物質在溶液中，它可以發生更快、更完全的反應，並可能改變結果。由於以下原因，反應更快、更完全：溶解的化學物質比單獨存在時具有更大的表面積。[1]
假設你有氧化鈉和氯，並將它們混合到糖水中。方程式可能如下所示。
- Na2O(aq)+C6H12O6(aq)+ Cl(aq)= NaCl + C6H12O6(aq) + O(aq)
現在我們將解離理論應用到實踐中。
- Na2(aq)+O(aq)+ C6(aq) +H12(aq) +O6(aq) +Cl(aq) =NaCl + C6H12O6(aq) + O(aq)
問題是，這個方程式看起來很雜亂，一些離子似乎並沒有發生變化。讓我們將它們取消掉！
- Na2(aq)+
O(aq)+C6(aq) +H12(aq) +O6(aq)+Cl(aq) =NaCl +C6H12O6(aq)+O(aq)
這將留下以下方程式
- Na(aq)+ Cl(aq)= NaCl(aq)
這更有意義！[1]
有兩種型別的測量：定性和定量。定性是指觀察石蕊試紙的顏色變化，例如藍色或紅色，觀察溶液中的氣泡，以及觀察是否形成鐵鏽。你可以看到結果，但無法用任何單位或數字來表示。這就是定量測量的作用。pH 值為 3、27 克 HCl 和 2 摩爾氧氣都是定量的。它們比定性測量更精確。[1]
某些物質可以透過顏色識別。溶液的顏色可能發生變化，可能出現有色氣體或火焰。石蕊試紙根據其放置的溶液是酸性還是鹼性而改變顏色。當燃燒時，硫酸銅(II) 會產生綠色火焰。[1]
如果溶液中的溶質很少，它就是稀溶液。如果物質中的溶質很多，它就是濃溶液。[1]
使用該比率可以找到溶液的濃度。
- 濃度=溶質的量/溶液的量
如果每 100 毫升溶液中有 2 毫升，則比率為
- 2 毫升/100 毫升，答案為 2% v/v。
v/v 表示體積比體積。有時你需要計算 w/v，即重量比體積。這就像在 100 毫升糖水中含有 4 克糖一樣。有一些方法可以表示非常小的單位。百萬分率就是其中之一。如果在一個 100 萬毫升的湖泊中含有 3 克鹽，則鹽的濃度為 3 ppm。有一個比率可以找到摩爾濃度。它是在 1 升水中溶解的溶質的摩爾數。
- 摩爾濃度=溶質的量（摩爾）/溶液的體積（升）
摩爾濃度的單位為 (mol/L)
在化學中，瞭解溶液的量、體積和濃度非常有用。如果只知道其中兩項，則可以使用公式計算出第三項。[1]
- 質量/體積=濃度
標準溶液是濃度精確的溶液。[1]
稀釋是透過新增更多溶劑或其他液體來改變溶液濃度的一種方法。如果你的檸檬汁太濃，你可以嘗試加水。這將稀釋檸檬汁。稀釋是改變溶液濃度的一種簡單方法。稀釋溶液在當今被廣泛使用。如果化學反應發生得太快，化學家可以透過稀釋化學物質來減緩反應速度。如果醫生需要給你開出千分之一毫升的藥，他可能會建議你服用一毫升的藥，將其與一升水混合，然後服用一毫升的混合液。用毫升和升測量比用千分之一毫升測量更容易。有很多工具可以進行精確測量。容量瓶、量筒、燒杯和天平是常用的工具。另一種工具被稱為移液管。它是一個長得像滴管的管子，但側面的刻度在頂部是 0，在底部是最大值。使用時，將管子完全充滿至 0 刻度，然後將移液管移至你想要放入測量溶液的容器上方。由於溶液到達 0 刻度，所以還沒有溶液滴入容器。假設你需要三單位的溶液。搖動管子頂部的旋鈕。這會讓少量空氣進入管子，使溶液從底部滴出。繼續滴出，直到溶液線下降至三。收起移液管，你將擁有 3 個單位的溶液！[1]
計算稀釋後的溶液濃度並不困難。如果溶劑量加倍，濃度就會減半。有一個簡單的公式可以計算出來。
- vici=vfcf
vi 是稀釋溶液前的體積。vf 是稀釋溶液後的體積。c 代表濃度。i 代表初始，f 代表最終。只要知道其中的三個資訊，就可以使用公式求出第四個資訊。[1]
每種溶液都有一定的溶質新增量限制。如果新增的溶質超過了這個限制，多餘的溶質將不會溶解，只會沉澱下來。[1]
混合物質時，溶液會遵循一些規則。瞭解這些規則可以幫助你更好地溶解物質。
- 如果你將水加熱到更高的溫度，更多的固體溶質可以溶解到其中。
- 如果你想要更多氣體溶解在水中，將其冷卻。氣體在冷水中溶解得更好。
- 氣體在高壓下也溶解得更好。
- 有些油類永遠不會溶解在水中，因為它們是不互溶的。這幾乎是不可能的，所以不要嘗試。
- 與不互溶物質相反的是互溶物質！這意味著可以溶解無限量的物質。當然，限制是你能獲得多少物質。
- 大多數元素在水中溶解性不好，但鹵素和氧氣溶解性還可以。此外，第一族和第二族的金屬溶解性也很好。
你可以在周圍看到溶液的例子。如果你讓水從溶液中蒸發，留下的任何固體溶質都會形成晶體。石筍和鐘乳石是留下礦物質的很好的例子。你可能還會注意到，當你開啟一罐汽水時，會釋放出一些氣體。這些氣體是二氧化碳，當汽水是冷的時候它溶解在飲料中，當汽水變暖的時候它就不溶解了。魚類能夠存活，是因為水中溶解了氧氣。[1]
在化學中，瞭解離子的摩爾濃度非常有用。首先，讓我們記住摩爾是一個數字，就像一打一樣。它不是數量，而是一個數字。一個複雜的數字，但畢竟只是一個數字。因此，如果我們有一摩爾的離子，例如 CaCl2，則有一摩爾的 CaCl2，一摩爾的 Ca 和2 摩爾的 Cl。就像如果有一打貓，就有一打尾巴，兩打眼睛和四打爪子。（當然，除非有任何三隻眼睛的變異貓或不幸失去一隻眼睛的貓。）[1]
總之，我們需要知道的另一件事是摩爾濃度的符號。它是方括號。因此，[NaCl] 是氯化鈉的摩爾濃度。[1]
當我們計算摩爾濃度時，我們會 解離 離子並分別計算它們。假設我們正在尋找 0.123 mol/L 溶液中 CaCl2 的摩爾濃度。首先，我們要解離離子。
- CaCl2(aq) → Ca(aq) + 2Cl(aq)
讓我們先求出 Ca 的摩爾濃度！我們將濃度乘以摩爾數。在本例中，有一摩爾。
- [Ca(aq)] = 0.123 mol/L × 1 = 0.123 mol/L
因此，溶液中含有 0.123 mol/L 的碳。現在是氯。請記住，有兩摩爾的氯。
- [Cl(aq)] = 0.123 mol/L × 2 = 0.246 mol/L
溶液中含有 0.246 mol/L 的氯！[1]
瞭解氫離子的摩爾濃度非常重要，因為氫離子會使 酸變酸。氫濃度越高，溶液的酸性越強。純水是中性的。它的 pH 值為 7。這意味著水的氫濃度為 1×10-7 mol/L。酸性更強的物質，例如醋，其 pH 值約為 2，因此其氫濃度為 1×10-2。鹼性物質的 pH 值為 11，其氫濃度為 1×10-11。[1]