普通化學/溶液的性質

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單位: 物質 · 原子結構 · 鍵合 · 反應 · 溶液 · 物質的相 · 平衡 · 動力學 · 熱力學 · 元素
附錄: 元素週期表 · 單位 · 常數 · 方程 · 還原電位 · 元素及其性質

濃度

溶液的濃度是指溶質和溶劑的量。如果溶液中含有大量的溶質，則溶液是濃縮的，如果含有少量的溶質，則溶液是稀釋的。

摩爾濃度

摩爾濃度是指每升溶液中溶質的摩爾數。它用符號 M 表示，有時也用作測量單位，例如 0.3 摩爾 HCl 溶液。在這個例子中，每升水（或任何溶劑）中將含有 0.3 摩爾 HCl。

摩爾質量濃度

摩爾質量濃度是指每公斤溶劑中溶質的摩爾數。它用符號 m（小寫）表示，有時也用作測量單位，例如 0.3 摩爾質量濃度 HBr 溶液。在這個例子中，每公斤水（或任何溶劑）中將含有 0.3 摩爾 HBr。

摩爾分數

摩爾分數是指溶質的摩爾數與溶液的摩爾數的比率。例如，您將一摩爾 NaCl 溶解到三摩爾水中。請記住，NaCl 將解離成其離子，因此現在有五摩爾粒子：一摩爾 Na⁺，一摩爾 Cl^- 和三摩爾水。鈉的摩爾分數為 0.2，氯的摩爾分數為 0.2，水的摩爾分數為 0.6。

摩爾分數用希臘字母 $\chi$ (chi) 表示，通常簡寫為 X。

稀釋

稀釋是指向溶液中新增溶劑以獲得濃度較低的溶液。也許您在經營檸檬水攤時曾使用過稀釋方法。為了降低成本，您可以取一個半滿的濃縮檸檬水壺，用清水將其裝滿。得到的溶液將具有相同總量的糖和檸檬汁，但總量是原來的兩倍。由於添加了水，它的味道會更淡。

化學家通常會保留大量有用的化學物質的濃縮溶液。他們可以透過這種方法快速獲得已知濃度的更稀釋的溶液。

關鍵概念是稀釋過程前後溶質的量保持不變。濃度降低（體積增加）僅僅是透過新增溶劑實現的。

$moles_{1}=moles_{2}$	因此，稀釋前後溶質的摩爾數相等。
$M\times V=moles$	根據摩爾濃度的定義，您可以找到溶劑的摩爾數。
$M_{1}\times V_{1}=M_{2}\times V_{2}$	將第二個方程代入第一個方程，得到稀釋方程。

要確定需要新增的溶劑（通常是水）的量，您必須知道初始體積和濃度以及所需的濃度。求解上述公式中的 $V_{2}$ 將得到稀釋溶液的總體積。從總體積中減去初始體積將確定需要新增的純溶劑量。

離子溶質

當離子化合物溶解在水中時，它們會分離成離子。這個過程被稱為解離。請注意，由於解離，含有離子的溶液中的粒子摩爾數比溶質和溶劑分離時的粒子摩爾數要多。

如果你有兩杯水，在一杯水中溶解鹽，在另一杯水中溶解糖，它們的濃度會有很大差異。鹽會解離成它的離子，但糖（一個分子）不會解離。如果鹽是 NaCl，它的濃度將是糖的兩倍。如果鹽是 MgCl₂，它的濃度將是三倍（有三個離子）。

溶解度規則

並非所有離子化合物都可溶。有些離子化合物在陰離子和陽離子之間具有很大的吸引力，因此它們不會解離。這些物質是不溶的，不會溶解。相反，它們會在溶液底部以固體的形式聚集在一起。然而，許多離子化合物會溶解在水中並解離。在這些情況下，離子與水之間的吸引力大於陽離子和陰離子之間的吸引力。有一些規則可以幫助你確定哪些化合物會溶解，哪些化合物不會溶解。

溶解度規則

所有含有 1 族離子或銨離子的化合物都是可溶的。
硝酸鹽、乙酸鹽和氯酸鹽都是可溶的。
含有鹵素的化合物是可溶的，除了含有氟、銀或汞的化合物。如果它們含有鉛，則它們僅在熱水中可溶。
硫酸鹽是可溶的，除了與銀、鉛、鈣、鋇或鍶結合的硫酸鹽。
碳酸鹽、硫化物、氧化物、矽酸鹽和磷酸鹽是不溶的，除了規則 #1。
氫氧化物是不溶的，除了與鈣、鋇、鍶或規則 #1 結合的氫氧化物。

有時，當兩種不同的離子化合物溶解時，它們會發生反應，形成沉澱，該沉澱是不溶的。預測這些反應需要了解活動順序和溶解度規則。這些反應可以用所有離子來書寫，或者沒有旁觀離子（在反應前後都不反應的離子，存在於反應的雙方），這種格式稱為淨離子方程式。

例如，硝酸銀是可溶的，但氯化銀是不可溶的（參見上面的規則）。將硝酸銀混合到氯化鈉中會導致形成渾濁的白色沉澱。這是因為發生了複分解反應。

電解質

當溶質解離（或當分子電離）時，溶液可以導電。易於形成離子的化合物，因此是良好的導體，被稱為強電解質。如果只形成少量離子，則電傳導不良，這意味著該化合物是弱電解質。

依數性

對於所有溶質粒子，無論它們是什麼型別，某些性質都是相同的。這些被稱為依數性。這些性質適用於理想溶液，因此在現實中，這些性質可能與計算結果並不完全一致。在理想溶液中，溶質粒子之間沒有作用力，而這通常並非如此。

蒸汽壓

所有液體都有一個趨勢，即它們的表面分子會逸出並蒸發，即使液體沒有達到沸點。這是因為分子的平均能量太小，無法蒸發，但一些分子可以獲得高於平均能量並逸出。蒸汽壓是蒸發蒸汽壓力的量度，它取決於溶液的溫度和溶質的量。更多的溶質會降低蒸汽壓。

$P_{solution}=P_{pure~solvent}\times \chi _{solvent}$	蒸汽壓由拉烏爾定律給出，其中 $\chi$ 是溶劑的摩爾分數。請注意，當沒有溶質時 ( $\chi =1$ )，蒸汽壓等於純溶劑的蒸汽壓。如果 $\chi =0$ ，則根本不會有蒸汽壓。這隻能在沒有溶劑，只有溶質的情況下發生。固體溶質沒有蒸汽壓。
$P_{solution}=P_{1}\times \chi _{1}+P_{2}\times \chi _{2}$	如果兩種揮發性物質（兩者都有蒸汽壓）處於溶液中，則拉烏爾定律仍然適用。在這種情況下，拉烏爾定律本質上是物質蒸汽壓的線性組合。溶液中的兩種液體都具有蒸汽壓，因此必須使用此方程式。

第二個方程式顯示了溶劑之間的關係。如果兩種液體以一半一半的比例混合，則所得溶液的蒸汽壓將恰好介於兩種溶劑的蒸汽壓之間。

另一個關係是亨利定律，它顯示了氣體與壓力的關係。它由 C_g = k P_g 給出，其中 C 是濃度，P 是壓力。隨著壓力的增加，溶液中氣體的濃度也必須增加。這就是為什麼開啟蘇打水瓶時會釋放氣體的原因 - 壓力的降低導致蘇打水中 CO₂ 的濃度降低。

讀者的練習

在 50 °C 時，水的蒸汽壓為 11 kPa，乙醇的蒸汽壓為 30 kPa。如果溶液中含有 75% 的水和 25% 的乙醇（按摩爾計，而不是按質量計），請確定所得的蒸汽壓。

沸點升高

當液體的蒸汽壓等於其周圍的大氣壓時，液體就會達到沸點。由於溶質的存在會降低蒸汽壓，因此沸點會升高。沸點升高由以下公式給出

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

只有當溶質本身是非揮發性的，也就是說，它沒有蒸發的趨勢時，降低的蒸汽壓才會提高液體的沸點。每千克溶劑中每摩爾非揮發性溶質，沸點都會升高一個恆定值，這個恆定值被稱為摩爾沸點升高常數（ $K_{b}$ ）。因為這是一個依數性， $K_{b}$ 不受溶質種類影響。

凝固點降低

這解釋了為什麼在冬天要在道路上撒鹽。

當液體的蒸汽壓等於其固體形式的蒸汽壓時，液體達到其凝固溫度。因為溶質的存在降低了蒸汽壓，所以凝固點降低了。凝固點降低由以下公式給出

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

同樣，這個方程僅適用於非揮發性溶質。每千克溶劑中新增一摩爾溶質，凝固點溫度就會降低一個恆定值。這個常數（ $K_{f}$ ）被稱為摩爾凝固點降低常數。

滲透

如果你學習過生物學，你會知道滲透是水穿過膜的運動。如果兩種不同摩爾濃度的溶液被放置在半透膜的兩側，那麼水將透過膜流向摩爾濃度更高的側。發生這種情況是因為水分子“附著”在溶劑分子上，所以它們不能穿過膜。因此，摩爾濃度較低側的水更容易穿過膜，而不是另一側的水。

這種滲透的壓力由以下公式給出

\pi =MRT

其中π是壓力，M是摩爾濃度，R是氣體常數，T是開爾文溫度。

電解質和依數性

當在一摩爾食鹽新增到水中時，依數性效應是如果新增糖而不是鹽的兩倍。這是因為鹽會解離，形成比糖兩倍的粒子。這種解離被稱為範霍夫因子，描述了溶液中解離的粒子數，必須將其乘以沸點升高或蒸汽壓降低方程。

$1~mol~{\hbox{C}}_{6}{\hbox{H}}_{12}{\hbox{O}}_{2(s)}\to 1~mol~{\hbox{C}}_{6}{\hbox{H}}_{12}{\hbox{O}}_{2(aq)}$	糖是一種共價分子。溶解時不會發生解離。
$1~mol~{\hbox{NaCl}}_{(s)}\to 1~mol~{\hbox{Na}}_{(aq)}^{+}+1~mol~{\hbox{Cl}}_{(aq)}^{-}=2~mol~particles$	食鹽是一種離子化合物，也是一種強電解質。溶解時會完全解離，使依數性效應加倍。
$1~mol~{\hbox{MgBr}}_{2(s)}\to 1~mol~{\hbox{Mg}}_{(aq)}^{2+}+2~mol~{\hbox{Br}}_{(aq)}^{-}=3~mol~particles$	溴化鎂也是離子化合物。依數性效應將是三倍。

儘管對於計算一般的範霍夫因子非常有用，但這種計算系統在考慮離子時略有不準確。這是因為當離子在溶液中時，它們可能會相互作用並聚集在一起，從而減弱範霍夫因子的影響。此外，帶更強電荷的離子可能會產生較小的影響。例如，CaO的電解質效果將比NaCl弱。

GS Mangwiro

孩子生病了需要醫療保健。

How to use sugar-salt solution for children with dearrhoea

1升冷卻的煮沸水 + 8平勺糖 + 半勺鹽（平勺）

● 除了餵食外，還要給孩子補充糖鹽溶液（SSS）。 ● 在每次腹瀉後，用杯子少量多次地給孩子喝SSS。

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

● 如果孩子嘔吐，等待10分鐘後繼續，但速度要慢一些。 ● 如果孩子想要比建議量更多的SSS，可以多給一些。 ● 繼續給孩子餵食。