第八章 · 多组分系统与溶液
溶液组成口径换算台
天平给你的是克数,配方单却可能要质量分数、摩尔分数或质量摩尔浓度。把同一杯溶液放到量筒、天平和“分析组分计数器”前看一遍:数值会变,但描述对象没有变。
三种口径的读数
尚未计算
溶质质量分数 w无量纲,常写成 %
溶质摩尔分数 x无单位
质量摩尔浓度 bmol·kg⁻¹
别被三根条的长短骗了:前两根把“整杯”定为 100%,第三根把“1 kg 溶剂”定为基准;它展示的是每千克溶剂带着多少摩尔溶质,不能当作百分数。
wA = mA / (mA + mB)称量口径:溶质质量占溶液总质量。
xA = nA / (nA + nB)分析组分计量口径(NaCl 按化学式单位):先由 n = m / M 换成物质的量。
bA = nA / mB(kg)配液口径:分母只取溶剂质量,且必须换成 kg。
为什么要绕这一步?
同一份配方,问法不同
你可能会想:“我已经称了克数,为什么还要管摩尔?”因为质量回答的是“装了多重”,而摩尔数才让不同物质按指定分析组分的物质的量站在同一把尺子上;NaCl 的化学式单位计量不等于解离后 Na⁺、Cl⁻ 的实际粒子计数。实验配液、相图和稀溶液性质常常分别需要这三种口径。
注意,这是个陷阱
质量摩尔浓度的分母不是溶液质量,更不是体积;它是溶剂的质量(kg)。把 100 g 水错写成 100 kg,答案会小 1000 倍。
换算台正在做的三步
- 先拆配方。天平上的溶质、溶剂质量分别保留;不要先把它们混成“溶液质量”。
- 再数物质的量。分别用 nA = mA/MA、nB = mB/MB,单位得到 mol。
- 最后按问题选分母。问质量占比用总质量;问分析组分摩尔分数用分析组分总物质的量;问每千克溶剂含多少溶质才用溶剂 kg。
填入数据后,这里会展开你的代入式。
NaCl 示例按分析组分/化学式单位计量:xNaCl = nNaCl/(nNaCl+n水),不是 Na⁺、Cl⁻ 实际粒子合计的摩尔分数。真实电解质的解离和活度须另行处理。