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溶液浓度
首 页 末 页 下一页 上一页 * 水化学与水污染 第3章 稀溶液的依数性 难挥发非电解质稀溶液的性质(蒸气压下降,沸点上升和凝固点下降,以及溶液渗透压)与一定量溶剂中溶质分子的数目成正比,而与溶质本性无关的现象,称为稀溶液的依数性,也称稀溶液定律。 浓溶液中溶质的微粒数较多,溶质微粒间的相互作用及溶质微粒与溶剂分子间的相互作用复杂,使稀溶液定律的定量关系产生偏差。而在电解质溶液中,由于电解质的解离,使得稀溶液定律的定量关系不适用。 组成的标度 —— 溶剂A + 溶质B 1. 质量摩尔浓度m: 1kg溶剂中所含溶质的物质的量 SI单位mol?kg-1(可以近似认为是 1mol?L-1) mB = nB / wA nB —溶质B的物质的量,单位为mol。 wA—溶剂的质量,单位为kg。 2. 摩尔分数(或物质的量分数)——以溶液中的总物质的量除任何一物质的量,即为该物质的摩尔分数,是单位为一的量。 设有双组分溶液,溶剂A和溶质B的物质的量分别为nA和nB,则 注意:无论有多少种物质,摩尔分数之和总是等于1。 3.1.1 非电解质溶液的通性 在一定温度下,液体及其蒸气达到相平衡时,蒸气所具有的压力称为该温度下液体的饱和蒸气压,简称蒸气压。 1. 溶液的蒸气压下降 拉乌尔定律:在一定温度下,难挥发的非电解质稀溶液的蒸气压下降Δp与溶质的摩尔分数成正比,而与溶质的本性无关。即: pA*-pA=Δp = pA* · xB 其中: xB 是溶质B在溶液中的摩尔分数; pA*是纯溶剂A的蒸汽压; pA 表示溶液中溶剂A的蒸气压。 2 溶液的沸点上升 沸点:液体蒸气压达到101.325kPa(1atm)时的温度。 沸腾温度:液体蒸气压与外界压力相等时的温度。 固体表面的分子也能蒸发,具有一定的蒸气压。固体与其蒸气在密闭容器中可达到平衡。 难挥发物质的溶液的沸点总是高于纯溶剂的沸点,二者之差为: △Tbp = Tbp – Tb = kbp?m kbp称为溶剂的摩尔沸点上升常数,单位为K·kg·mol-1。 p T 溶剂 溶液 101.325kPa Tbp Tb p101.325kPa 图3.1 沸点上升示意图 溶液的凝固点总是低于纯溶剂的凝固点,它们之差为: △Tfp = Tfp-Tf = kfp m kfp 称为溶剂的摩尔凝固点下降常数。 特点 Kfp, kbp只与溶剂种类有关 同种溶剂:kfp >kbp 凝固点(熔点):液相和固相蒸气压相等时的温度——固相与液相共存时的温度。 p T 溶剂 溶液 溶剂的液-固平衡线 Tf Tfp 图3.2 凝固点下降示意图 3 溶液的凝固点下降 4. 溶液的渗透压 渗透现象——溶剂通过半透膜进入溶液或溶剂从稀溶液通过半透膜进入浓溶液的现象(单向扩散) π 渗透压——阻止渗透进行所施加的最小外压,用П表示。在数值上, 图3.3 溶液渗透压示意图 活度和活度因子 强电解质溶液由于静电引力限制了离子的活动,而不能百分之百发挥应有的效应,引入活度的概念。所谓活度就是将溶液中离子的浓度乘上校正因子——活度因子。 a=? c a:活度 c :溶液浓度 ?:活度因子 3.1.2 电解质溶液的通性 解离度—— 溶液中已解离的电解质的分子数与电解质总分子数之比。 表面活性剂 凡能显著降低两相之间表面张力的物质称表面活性剂。 表面活性剂的结构特点: 表面活性剂具有两类性质完全不同的基团:亲水基团和亲油基团(疏水基团)。 水相 油相 双亲分子结构 表面活性剂在两相界面作定向排列。使得两相之间的表面张力大大降低。 图3.5 表面活性剂在两相界面的排列 3.2.1 酸碱的概念 在水溶液中解离时所生成的正离子全部是H+的化合物是酸;所生成的负离子全部是OHˉ的化合物是碱。酸碱中和反应的实质是H+ + OHˉ = H2O。 酸碱质子理论(重点) 酸:凡能给出质子的物质; 碱:凡能结合质子的物质。 酸 质子 + 碱 共轭酸碱概念: 酸失去质子后形成的碱被称为该酸的共轭碱; 碱结合质子后形成的酸被称为该碱的共轭酸。 共轭酸与它的共轭碱一起称为共轭酸碱对。 酸碱电离理论(阿氏水离子论) 酸碱电子理论(路易斯酸碱理论) 酸:凡能接受电子对的物质, 碱:凡能给出电子对的物质 H + ?OH = H2O 酸 + 碱 = 酸碱加合物 酸碱电子理论摆脱了酸必须含有H的限制,包括的范围更广。 3.2.2 酸和碱的解离平衡 一元弱酸和一元
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