文档介绍：第二章电解质溶液与缓冲溶液第一节电解质溶液电解质(electrolyte)在化学和生产中经常遇到,与人体的关系也很密切。它常以一定浓度的离子形式广泛存在于人的体液和组织液中,如Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl﹣、HCO3-、HPO42﹣、H2PO4﹣、SO42﹣等,其含量与人体的生理功能密切相关。因此,研究电解质溶液的有关性质,对医学科学的学****是十分重要的。一、解离度 电解质是指在水中或熔融状态下能够导电的化合物。可以分为强电解质(strongelectrolyte)和弱电解质(weakelectrolyte)。强电解质在水溶液中全部解离或近乎全部解离成离子,以水合离子的状态存在,如NaCl和HCl等。NaClNa++Cl﹣HClH++Cl﹣而弱电解质在水溶液中只有一小部分解离成离子,大部分以分子的形式存在,其解离过程是可逆的,在溶液中存在一个动态平衡,如HAc与NH3·H2O等。HAcH++Ac﹣NH3+H2ONH4++OH﹣电解质的解离程度通常用解离度(degreeofdissociation)来表示。解离度是指电解质达到解离平衡时,已解离的分子数和原有分子总数之比,表示为:(2-1)例如:在25℃时,·L-1HAc的=%,表示在溶液中,每10000个HAc分子中有134个解离成H+和Ac-。电解质的解离度与溶质和溶剂的极性强弱、溶液的浓度以及温度有关。对于不同的电解质,其解离度的大小差别很大。·㎏-1的电解质溶液中解离度大于30%的称为强电解质,解离度小于5%的称为弱电解质,介于30%和5%之间的称为中强电解质。强电解质在水溶液中完全解离,理论上,它们的解离度应为100%。但一些实验结果表明,其解离度小于100%。如表2-1所示。对强电解质来说,实验求得的解离度称为表观解离度。为了阐明强电解质在溶液中的实际情况,1923年德拜(P·Debye)和休克尔(E·Huckel)提出了电解质离子相互作用理论。表2-·L-1某些强电解质的实测解离度电解质HClHNO3H2SO4KOHNaOHKClNH4ClCuSO4α/%9292588984868840二、离子相互作用理论强电解质在水溶液中完全解离成离子,但离子在水溶液中并不完全自由。由于静电引力作用,带相反电荷的离子相互吸引,距离近的吸引力大;带同种电荷的离子相互排斥,距离近的排斥力大。因此,距阳离子越近的地方,阳离子越少,阴离子越多;距阴离子越近的地方,阴离子越少,阳离子越多。总的结果是,任何一个离子都好像被一层球形对称的带相反电荷的离子所包围着。这层在中心阳离子或阴离子周围所构成的球体,叫做离子氛(ionatmosphere)。如图2-1所示,位于球体中心的离子称为中心离子,在中心阳离子周围有阴离子氛,在中心阴离子周围有阳离子氛,每个中心离子同时又是另一个离子氛的反电荷离子的成员。由于离子的不规则热运动,离子氛处于形成与打破的平衡中。在离子氛的影响下,溶液中的离子受到带有相反电荷离子氛的影响,而不能完全自由活动。使强电解质溶液中的离子不能百分之百地发挥应有的效能。因此,实测的解离度总是小于100%,它反映了溶液中离子间相互影响的程度,这是表观解离度。而强电解质的理论解离度是100%。图2-1 离子氛示意图该理论应用于1-1价型电解质(如NaCl)的稀溶液时比较成功,应用到其它价型的电解质则有一定的偏差。现在已知在强电解质溶液中,特别是浓度不低时,还存在着离子缔合现象,即部分阳离子和阴离子缔合成离子对作为独立单位运动。因此强电解质的解离度的意义与弱电解质的不同,弱电解质的解离度能真实反映解离的程度,而强电解质的解离度只能反映离子间相互牵制作用的相对强弱,其解离度称为表观解离度。三、活度和活度因子由于强电解质溶液中存在离子氛和离子对,每个离子不能完全自由地运动,其表观解离度与理论解离度有一定的差别,前者总是小于后者。为解释这种差别,路易斯(Lewis)提出了活度(activity)的概念。活度是指电解质溶液中实际上可起作用的离子的浓度,通常用α来表示,它的单位为1。它与离子的理论浓度cB有如下关系:α=γB·cBγB称为溶质B的活度因子。一般来说,γB<1,所以α<cB。显然,溶液越稀,离子间的距离越远,离子间的牵制作用越小,活度与浓度的差别越小。当溶液的浓度很小时,活度接近浓度,此时γB接近于1。可见,活度因子反映了溶液中离子的相互牵制作用的程度。对于液态和固态的纯物质以及稀水溶液中的水,其活度均视为1。在近似计算中,通常把中性分子的活度因子视为1。对于弱电解质溶液,由于其解离度小,离子浓度很小,其活度因子也视为1,弱电解质的活度与浓度基本上相等。在稀溶液中,我们在进行计算时一般用浓度代替活度。四、