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溶液

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氯化钠易溶于水,以其配制的水溶液(即盐水)是常见的液态溶液。其中氯化钠是溶质,水是溶剂
氯化钠易溶于,以其配制的水溶液(即盐水)是常见的液态溶液。其中氯化钠是溶质,水是溶剂

在化学中,溶液(英语:Solution),又称为单一相均匀混和物(英语:Homogeneous Mixture[1],是由两种或以上纯物质所混合成的均相、稳定的分散体系;可能是固态、液态或是气态甚至是其组合;可能导电也可能不导电;可能是固体、胶体或具流动性[1]。溶液不是纯物质,不具有一定的组成及一定的性质。但是组成溶液的粒子均匀,肉眼上无法分辨,也无法用倾析法分离组成物。尽管如此,所有的溶液仍可以在物理化学方法的范围内分离出内容物。

溶液形成,物质分散的过程称为溶解。在溶解的过程中,有一物质的相没有发生变化,称此物质为溶剂;通常溶剂是体积最大的物质(或水);溶液中除了溶剂以外都称为溶质[2]。溶质在每单位溶剂内的多寡称为浓度;溶质在稳定态下所能达到的最大浓度称为溶解度;浓度低于溶解度的称为未饱和溶液,浓度等于溶解度的称为饱和溶液,浓度大于溶解度的称为过饱和溶液。常见的溶液包括:

常见的溶液[3]
溶液的种类 实例
气态溶液 气体溶于气体 空气
液态溶液 固体溶于液体 蔗糖溶于水、食盐溶于水
液体溶于液体 醋酸溶于水、酒精溶于水
气体溶于液体 汽水氯气消毒水、水中供生物呼吸的氧气
固态溶液 固体溶于固体 合金不锈钢K金、固态熔体如[2]
液体溶于固体 钠汞齐、补牙时用的银粉(银汞齐、锌汞齐、铜汞齐、锡汞齐)
气体溶于固体 燃料电池中,氢气通入多孔隙的,被吸附作为电极

溶液的性质

溶解

溶解是指溶剂分子和溶质分子或离子吸引并结合的过程。 当离子溶解时,它们会散布开来并被溶剂分子包裹。 离子越大,能包裹它的溶剂分子就越多。 有时,溶解会产生放热、吸热的现象。

浓度

浓度(英语:Concentration),是指一定量溶液或溶剂中,一溶质的量。常见表示法包括[3]:

  • 质量百分浓度(亦称质量分数,):溶质重除以溶液重,换算为百分比,单位为。最常见。
  • 体积分数(亦称体积分数,):溶质体积除以溶液体积,换算为百分比,单位为。常用于酒精和有机溶液。
  • 体积摩尔浓度(简称摩尔浓度,):每一溶液中,所含溶质摩尔数,单位为。常用于液体。
  • 质量摩尔浓度):每一公斤溶剂,所含的溶质摩尔数,单位为。较少见。
  • 百万分浓度(亦称百万分率、百万分率,ppm):指每1000克溶液所含的溶质质量(以毫克计)。常用于浓度极低者。
  • 十亿分浓度(亦称十亿分率、十亿分率,ppb):指每1000克溶液所含的溶质质量(以微克计)。常用于浓度极低者。
  • 质量浓度(:指每单位体积的溶液中,溶质的质量。较少见。

值得注意的是,在讨论溶液时,“浓”和“稀”两术语任意用于表明一溶液含相当少或相当多的溶质,但他们之间并无一定界线。此二名词常与“未饱和”和“饱和”混淆,但这两组名词所欲表达的性质根本不同。举例来说,硫酸钡的饱和水溶液极稀,溶解度;但饱和的硫代硫酸钠却很浓,溶解度[2]

加成性

非理想溶液下,溶质溶解后的体积并没有加成性;且不同的溶质溶解后的体积缩小率不同。其中,溶解后体积增大的称为正偏差溶液,体积减少的称为负偏差溶液[3]

溶解度

溶解性或溶解度(英语:Solubility)是指一种物质能够被溶解的最大程度[4]。溶解度主要取决于溶质溶剂中的溶解平衡常数(溶度积)温度极性、和压强;相同溶质在不同溶剂下的溶解度不尽相同;相同溶剂在不同溶质下的溶解度不尽相同;即便是相同的溶质和溶液,在不同的环境因素下溶解度也不尽相同。

互溶性

若二物质能无限制量相互溶解,称其为无限互溶;若溶解度有限制,称为部分互溶;若溶解度极小,称为不互溶[2]

理想溶液

宏观下,任一组分在全部浓度范围内都符合拉乌尔定律的溶液称为理想溶液。理想溶液在分子尺度上,各分子的大小及作用力彼此相似,当一种分子被另一种取代时,没有能量的变化或空间结构的变化,符合加成性。


固体溶液

固溶体也称作固体溶液,是指溶质原子溶入溶剂晶格中而仍保持溶剂类型的合金相。通常以一种化学物质为基体溶有其他物质的原子或分子所组成的晶体,在合金硅酸盐系统中较多见,在多原子物质中亦存在。当溶剂的晶体结构添加溶质后可以稳定存在且保持均相,则该种混合物可以被视作溶液。

一些混合物可以在很多种浓度情况下形成固溶体,而有一些混合物根本不能形成固溶体。两种物质混合而形成固溶体的倾向是一个复杂的事情,涉及化学晶体学量子物理学

液体溶液

水溶液

水溶液是指溶剂的溶液。在化学反应中,若反应物或生成物为水溶液,一般会在其化学式右下方加上识别。例如食盐的水溶液,会用表示。由于水是自然界蕴含丰富的良好溶剂,因此在化学中常用到水溶液。具有疏水性的物质不溶于水中,而具有亲水性的物质才能形成水溶液。像食盐即为亲水性的物质。若依照酸碱电离理论也是亲水性物质。物质是否溶于水,主要是根据物质和水之间是否可以产生强大的吸引力,而且需要大于水和水之间的分子间作用力。若将无法溶于水的固体物质加入水中,则会产生沉淀

电解质溶液

电解质溶液中有能够自由移动的离子,因此能导电。

胶体溶液

气体溶液

参考文献

  1. ^ 1.0 1.1 吴, 德鹏; 林, 胜立; 徐, 英珠; 张, 明娟; 陈, 秀真; 曾, 玉亨; 杨, 淑芬. 六和高中 进阶化学(一). 桃园市. 2016: 1–24. 
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 林, 成彦. 高中基础化学(一). 台北市: 华逵文教科技股份有限公司. 2013: 87. ISBN 9789866298233. 
  3. ^ 3.0 3.1 3.2 蔡, 博适. 105基化(一) 第一章 物质的组成. 桃园市. 2016: 45. 
  4. ^ 溶解度-九年级化学教案. 第一范文网 (中文(中国大陆)‎). 
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