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12.7:

表达溶液浓度

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如果将少量的溶质添加到大量的溶剂中,则会形成稀溶液。非常稀溶液的浓度,例如水中的痕量金属杂质,通常以十亿分之一(或 ppb)或百万分之一(或 ppm)表示。可以通过将溶质质量 除以溶液质量 并乘以一百万来计算溶质的 Ppm 如果将大量溶质添加到 少量溶剂中,则会形成 浓溶液。常用单位包括以百分数表示的相对单位,如:质量百分数,即溶质质量除以溶液质量 乘以 100;体积百分数,即溶质体积除以 溶液体积乘以 100;以及质量/体积百分数,即溶质质量除以溶液体积 乘以 100。在实验室中,这些单位与摩尔分数、体积摩尔浓度和重量摩尔浓度一起使用。可以是溶质或溶剂的组分 i 的摩尔分数 是该组分的摩尔数 除以溶液中 所有组分的总摩尔数。这是一个比率,没有单位, 用字母 χi 表示。体积摩尔浓度是 1 升溶液中 溶质的摩尔数。它的符号是大写的 M,单位是摩尔每升。重量摩尔浓度是 1 千克溶剂中 溶质的摩尔数。它的符号是小写斜体 m,单位是摩尔每千克。在重量摩尔浓度中,考虑溶剂的质量,而在体积摩尔浓度中,考虑整个溶液的体积。为了制备 1 M 或 1 m 溶液,将 1 摩尔溶质 例如碘)溶解在溶剂 例如四氯化碳)中。将溶液的最终体积补足至 1 升 以形成 1 M 溶液。配制重量摩尔浓度溶液,要称取 1 千克四氯化碳。假设四氯化碳的密度为每毫升 1.59 克,那么 1 千克溶剂的体积 将为 629 毫升。因此,1 m 溶液 溶剂为四氯化碳)的最终浓度等于 1.59 体积摩尔浓度。

12.7:

表达溶液浓度

溶质是溶液的一种成分,其浓度通常比溶剂低得多。 溶质浓度通常用定性术语描述,如稀释 (浓度相对较低) 和浓缩 (浓度相对较高)。

可以使用多种测量单位对浓度进行定量评估,每种测量单位对特定应用都很方便。 体积摩尔浓度 (M) 是一种适用于化学领域许多应用的有用浓度单位。 体积摩尔浓度定义为溶质的数量 (单位为摩尔数) 除以溶液的体积 (单位为升) :

 Eq1

由于溶液体积随温度而变化,因此摩尔浓度也会相应变化。 当以体积摩尔浓度表示时,由于溶液的收缩 / 膨胀,具有相同数量溶质和溶剂物种的溶液的浓度在不同温度下会有所不同。 更适合于多种同系性质的计算,是基于摩尔的浓度单位,其值与温度无关。 其中两个单位是摩尔分数 (在上一章中介绍) 和质量摩尔浓度。

一个成分的摩尔分数 (χA) 是其摩尔数量与所有溶液成分的摩尔总数的比率:

 Eq1

根据该定义,所有溶液成分 (溶剂和所有溶质) 的摩尔分数之和等于一个。

质量摩尔浓度是一种浓度单位,定义为溶质的摩尔数与溶剂质量的比率 (单位为千克) :

 Eq1

由于这些单位仅使用质量和摩尔量计算,因此它们不会随温度变化,因此更适合于要求不受温度影响的浓度的应用。

本文改编自 Openstax, 化学 2e, 第11.4节:依数性。

Suggested Reading

  1. Irving, Harry MNH, Henry Freiser, and Thomas Summers West. Compendium of analytical nomenclature: definitive rules 1977. Elsevier, 2017.