第8章 电解质溶液-.ppt

第八章 电解质溶液 The Electrolyte Solutions 本 章 内 容 前言 电化学中的一些常用概念 8.1 离子的电迁移和离子的迁移数 8.2 电解质溶液的电导 8.3 强电解质溶液理论 8.4 人体中的水和电解质平衡 前 言 一、电化学的研究对象 二、化学现象与电现象的联系 三、电化学的用途 电化学中的一些常用概念 一、两类导体 二、阴极、阳极 三、正极、负极 四、离子迁移方向 五、原电池和电解池 8.1 离子的电迁移和离子的迁移数 8.1.1 离子的电迁移现象 8.1.2 法拉第定律 二、法拉第定律的数学表达式 三、法拉第常数 四、电流效率 五、法拉第定律的意义 8.1.3 离子的迁移数 二、离子迁移数的定义 8.2 电解质溶液的电导 8.2.1 电导、电导率、摩尔电导率 四、基本质点的选取 8.2.2 电导的测定及电导率和摩尔电导率的计算 四、电导率与浓度的关系 五、摩尔电导率与浓度的关系 1.强电解质的 与c的关系 2.弱电解质的 与c的关系 8.2.4 离子独立移动定律和离子的摩尔电导率 几个有用的关系式 例题 有一电导池，其电极的有效面积为2cm2，电极之间的有效距离为10cm，在池中充以1-1价型的盐MX的溶液，浓度为0.03mol·dm-3，用电位差为3V，电流强度为0.003A的电流通电。已知M+离子的迁移数为0.4，试求： （1）MX的摩尔电导率。 （2）M+和X－离子的摩尔电导率。 （3）在这种实验条件下M+离子的移动速度。 8.2.5 电导测定的一些应用 8.3 强电解质溶液理论 一.平均活度和平均活度系数的定义 二.离子强度 二、德拜-休克尔极限定律 8.3.3 德拜-休克尔-昂萨格电导理论 8.4 人体中的水和电解质平衡 8.4.1 水和电解质是生命不可缺少的物质 人体的组织由含有体液的细胞组成，这部分体液称为细胞内液，而细胞又浸浴在体液之中，这部分体液称为细胞外液。体液约占人体体重的60%，组成体液的成分绝大部分是水，其余是溶解在水中的电解质和有机物质。 人体进行新陈代谢的过程实质上是一系列复杂的、相互关联的生化反应过程，这些主要发生在细胞内的生化反应几乎都离不开水和电解质。正常人每日有大量的水和电解质摄入和排出，变动性很大，但机体拥有完善的调节体系，及时予以调整，使细胞内、外体液的体积、电解质浓度、渗透压等能够经常维持在一定的范围内，呈现出水和电解质平衡。 这种平衡是细胞正常代谢所必需的，是维持人体生命、维持各脏器生理功能的必需条件。它可能由于疾病、创伤、感染或不正确的治疗措施而遭到破坏，如果机体无能力进行调节或超过了机体可能代偿的程度，便会发生水与电解质紊乱。 不过，水和电解质平衡紊乱并不等于疾病本身，它是疾病引起的后果或同时伴有的现象。当疾病发展到一定阶段，水与电解质平衡紊乱甚至可以成为威胁生命的主要因素。 8.4.2 体液中离子的迁移 问题 人体中电解质在细胞膜内外的分布有很大的差异，例如，细胞外液中，阳离子主要以Na+为主，阴离子以Cl－和HCO3－为主；细胞内液中，阳离子主要以K+为主，阴离子以磷酸根和蛋白质为主，那么，各种电解质的离子是怎样通过细胞膜发生迁移?又是怎样维持这种分布的差异的呢？ 解释 研究表明，细胞膜能自发并有选择性地自外到内或由内向外输送离子，以致造成很大的浓度差，这种浓度差是正常人体生命所必需的。以Na+、K+为例，细胞内Na+浓度低、K+浓度高；细胞外Na+浓度高、K+浓度低，这就要求细胞膜具有不断将Na+由细胞内输出，将K+由细胞外输入的运输功能。目前认为它是通过人体内的钠钾泵的作用机理实现的。 结论 在人体拥有对水与电解质的正常调节能力情况下，人体中的电解质离子的迁移不是以浓度差或外电场的作用力作为推动力，而是通过在组织内及与外界的体液交流实现的，从而维持了人体中水与电解质的平衡，保持着人体旺盛的生命活力。 电解质化学势的表达式 强电解质溶解后全部变成离子。为简单起见，先考虑1-1价电解质，如HCl， 对任意价型电解质 定义： 离子平均活度（mean activity of ions） 离子平均活度系数（mean activity coefficient of ions） 离子平均质量摩尔浓度（mean molality of ions） 从电解质的 求 对1-1价电解质 式中 是离子的真实浓度，若是弱电解质，应乘上电离度。 的单位与 的单位相同。 从大量实验事实看出，影响离子平均活度系数的主要因素是离子的浓度和价数，而且价数的影响更显著。1921年，Lewis提出了离子强度（ionic strength）的概念。当浓度