医用基础化学电解质溶液
第3章 电解质溶液与离子平衡Electrolyte Solutions
第3章1、电解质:溶于水中或熔融状态下能导电的化合 物。其水溶液称为电解质溶液。
+
NaCl(s)
H2O
Na (aq) + Cl (aq)
+
-
第3章2、分类:电解质可分为两类。 在水溶液中能完全离解成离子的化合物就是强电解 质。例如 Na+ClNa+ + Cl- (离子型化合物) HCl H++ Cl- (强极性分子) 弱电解质在水溶液中只能部分解离成离子的化合物。 例如: HAc H+ + Ac-
§3.1
强电解质溶液理论
3、解离度:达解离平衡时,已解离的分子数和分 子总数之比。单位为一,可以百分率表示。
通常0.1 mol· kg-1溶液中,强电解质α>30%;弱电解 质α<5%;中强电解质α=5%~30%。表3-1 强电解质水溶液的解离度 (298K,0.10mol· L-1)电解质 解离度α % KCl ZnSO4 HCl HNO3 H2SO4 NaOH Ba(OH)2 86 40 92 92 61 91 81
§3.1
强电解质溶液理论
1、离子相互作用理论要点 (1)强电解质在水中全部离解 (2)由于静电引力,每个离子 被相反电荷的离子所包围, 形成离子氛。 (3)致使离子互相牵制,自由 移动能力降低,表观解离度 不是100%。 结论:强电解质的解离度表 现了离子相互作用的强弱。
§3.1
强电解质溶液理论
2、离子的活度和活度因子 (1)活度:电解质溶液中实际上起作用的浓度,用 aB 表示,单位为一。活度与浓度的关系 aB B cB / cB
γB称为溶质B的活度因子。 cB 称为标准浓度,单 位为mol/L。
§3.1
强电解质溶液理论
(2)活度因子 由于aB<cB,故 B <1 当溶液中的离子浓度很小时, B≈1。 通常把中性分子、弱电解质溶液的活度因子视为1。
§3.1
强电解质溶液理论
3、离子强度:离子的活度因子是溶液中离子间作用力 的反映,与离子浓度和所带电荷有关 (教材中用bi) ci和Zi分别为溶液中第i种离子的浓度和该离子的电荷 数。 I的单位为mol·L-1。 (1)离子强度越大,活度因子越小;
1 2 I ci z i 2
(2)离子强度越小,活度因子越大。稀溶液活度近似 等于浓度。 (3)离子电荷越大,相互作用越强,活度因子越小。
§3.1
强电解质溶液理论
一些强电解质的离子平均活度因子(25℃)b/(mol· -1) 0.001 kg HCl KOH KCl H2SO4 Ca(NO3)2 CuSO4 0.966 0.96 0.005 0.928 0.93 0.01 0.904 0.90 0.05 0.803 0.82 0.1 0.796 0.80 0.5 0.753 0.73 1.0 0.809 0.76 0.606 0.130 0.35 0.047
0.965 0.927 0.901 0.815 0.769 0.651 0.830 0.637 0.544 0.340 0.265 0.88 0.74 0.77 0.53 0.71 0.41 0.54 0.21 0.48 0.16 0.154 0.38 0.068
§3.2 酸碱的质子理论3.2.1酸碱定义 1.酸:能给出质子(H+)的物酸: 质子 碱 HCl H+ + ClHAc H+ + AcH2CO3 H+ + HCO3NH4+ H+ + NH3 H3O+ H+ + H2O H2O H+ + OHHCO3H+ + CO32[Al(H2O)6]3+ H+ + [Al(H2O)5OH]2+
质。酸可以是分子、阳离 子或阴离子。2.碱:能接受质子的物质。 碱可以是分子、阳离子或 阴离子
§3.2 酸碱的质子理论酸碱组成共轭酸碱对。 酸、碱得失质子的反应式是酸碱半反应式。酸 质子 + 碱 HCl H+ + ClNH4+ H+ + NH3 + + + HAc H + Ac H3O H + H2O H2CO3 H+ + HCO3H2O H+ + OH[Al(H2O)6]3+ H+ + [Al(H2O)5OH]2+
§3.2 酸碱的质子理论3.2.2 酸碱反应实质 两个共轭酸碱对之间的质子传递例如 HAc 在水溶液中, 酸碱半反应 1 HAc 酸1 酸碱半反应 2 H+H+
H+ + Ac碱1 + H2O 碱2 H3O+ 酸2
总反应
HAc 酸1
+
H2O 碱2
H3O+ + Ac酸2 碱1
§3.2 酸碱的质子理论酸碱反应举例(电离理论中各种反应都是酸碱反应) 原中和: H3O+ + OH- = H 2O + H 2O
或
H+ + OH- = H2O
H3O+ + NH3 = NH4+ + H2O
原水解:
NH4+ + H2O = H3O+ + NH3CO32- + H2O = HCO3- + OHHCl + NH3 = NH4+ + Cl-
气相:
§3.2 酸碱的质子理论3.2.3 酸碱性的强弱(酸碱强度) 酸给出质子的能力越强,其共轭碱接受质子的能力 越弱。反之,碱接受质子的能力越强,其共轭酸给出 质子的能力越弱。如: 酸性 HCl>HAc 碱性 Cl-<Ac 在水中,酸性比H3O+强的是强酸。反之,是弱酸。 碱性比OH- 强是强碱,反之,是弱碱。 H3O+是水中能够存在的最强酸。OH-是水中能够存在 的最强碱。 酸碱在溶液中表现出的强度,还与溶剂有关。(p27)
§3.3 水溶液中的质子转移平衡及有关计算3.3.1 水的质子自递平衡 1. 水的质子自递平衡 H+
H2O + H2OKw= [H3O+][OH-]
OH + H3O简写作
-
+
[H3O+ ][OH- ] K [H2O][H2O]
[H2O]看成常数,与K合并 Kw= [H+][OH-]
Kw为质子自递平衡常数,又称水的离子积。25℃时
Kw= 1.00×10-14
§3.3 水溶液中的质子转移平衡及有关计算水的离子积不仅适用于纯水,也适用于所有稀水溶液。 25℃的纯水中[H+] = [OH-] = K w =1.0×10-7 mol· -1 L
中性溶液中 [H+] = [OH-] = 1.0×10-7 mol· -1 L
酸性溶液中 [H+] >1.0×10-7 mol· -1> [OH-] L碱性溶液中 [H+] <1.0×10-7 mol· -1< [OH-] L
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