第三章 电解质溶液 PPT课件

解离常数Ka、Kb
(1) Ka、Kb值与弱电解质的本性有关，与温
度有关，而与弱电解质的浓度无关。
(2) 一定温度下 ，Ka、Kb值越大， 弱酸或弱碱
的酸碱性越强.反之则越弱。
Table 3.1 Ionization Constants of Weak Acids and Bases
多元弱电解质的解离 H3PO4的三级离解：
0.89 •bB/bB
0 .8 9 0 .0m 10 •k o 1 g l（ /1 m•k o 1 g ） l 0 .0089
能够产生渗透效应的真实离子浓度为多少？
= i aB RT
i =2
=2×0.0089mol/L ×
8.314KPa• L •mol-1 •K-1×298.15K
=44.1 KPa
B愈大，离子间相互作用 ？
离子之间作用愈弱， B愈大; 离子之间作用愈强， B愈小。
QUESTION
1.在NaCl溶液中Na+,Cl-的浓度和活度是 否相等？
对于阳离子 a+ = +bB 对于阴离子 a- = -bB
2.能否用实验的方法来单独测定某一种 离子的活度因子 ？ 不能
离子平均活度因子 ±
离子氛模型
离子对模型
例：试计算0.1mol/L NaCl渗透浓度 的理论值和实际值。
解： 理论上：0.1x2x1000= 200mmol/L 实际上： 0.1x1.87x1000= 187mmol/L
∴实际上每升溶液中只有187mmol的 粒子对渗透压有贡献
由于离子氛的影响，实验测得的强电解质的解离 度并不是真正意义的解离度，因此这种解离度被称 为“表观解离度”(apparent dissociation degree)。
直流电疗法是离子导入疗法和低频电疗 法的基础。
主要内容：
强电解质溶液理论（熟悉） 弱电解质溶液的解离平衡（掌握） 酸碱质子理论（掌握） 酸碱溶液中pH值的计算（掌握） 难溶强电解质的沉淀溶解平衡(自学）
第一节 强电解质溶液理论
一、强电解质和解离度 二、强电解质溶液理论要点 三、离子的活度和活度因子
第一级解离
H3PO4
H+ ＋ H2PO4- Ka1[H []H [PH 2P O ]4 O ]7. 5120 3 34
第二级解离
H2PO4-
H+ ＋HPO42- Ka2[H []H [PH O ]2 4 P]O 6. 2130 8
24
第三级解离
HPO42-
H+ + PO43-
Ka3[[H ]H [P 2 4P ]3 4O ]O 2.210 13
酸的强度： Ka表示 酸度：PH值表示
2. 弱碱的解离平衡及其平衡常数
NH3 + H2O
初始 C
NH4+ + OH-
0
0
平衡 [NH3]
[NH4+] [OH-]
碱解离 平衡常数
Kb =
[OH-] [NH4+] [NH3]
Kb意义？
Kb反映了碱得质子的能力，可衡量碱的强度 Kb愈大，碱得质子的能力愈强，碱性越强。
解:
∵ K1= K2 c1α12= c2α22
即: 0.1×(0.2)2=c2×(0.4)2
∴ c2=0.025(mol/L)
即稀释后该一元弱酸的浓度为0.025mol/L.
(二).同离子对弱电解质（酸碱）解离平衡的影响
同离子效应 common ion effect
例： HAc + H2O
Ac- + H3O+
K=cα2 or
K
c
意义：
一定温度下弱电解质被稀释时离解度 增大。或弱电解质的离解度与溶液浓度的 平方根成反比。
应用条件： c/Ka>500 or α<5%
example
某浓度为0.1mol/L的一元弱酸,其解离度
α1=0.2%,若将该溶液稀释,则其解离度将增加 到α2=0.4%,计算稀释后,该弱酸溶液的浓度.
二、强电解质溶液的理论 P.debye & E.Huckel离子相互作用理论
1.强电解在溶液中完全离解,其真实解离度 为100％； 2.离子间通过静电力相互作用，存在离子氛和 离子对；
3.离子氛和离子对限制了离子的自由运动。
离子氛模型
成功的解释了A－B型电解质的稀溶液。
离子对模型
带有相反电荷的离子相互缔合成“离子 对”。它们在溶液中作为一个整体运动，就像 没有离解一样。
已达平衡，加入 Na Ac ,
平衡向 左 移动， [H3O+] ↓ ，
解离度 (= [H3O+] ) ↓ C
同离子效应 common ion effect
在弱电解质溶液中加入与弱电解质 含有相同离子的强电解质时，使弱电解 质离解度降低的现象称为同离子效应.
(三).盐效应对弱电解质（酸碱）解离平衡的影响
动态平衡
2、解离度 （degree of dissociation)
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。
解离度 （degree of dissociation)
= 已电离的分子数 x100﹪ 原有分子总数
• 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%。
一、强电解质和解离度
1. 电解质 强电解质: 在水中完全解离成离子的化合物 弱电解质: 在水中部分解离为离子的化合物 • 问：下列物质中哪些属于强电解质？
哪些属于弱电解质？
NaCl, NH3, Na2SO4, HAc, HCl，NaOH
HCl
H+ + Cl- （完全解离）
HAc
H+ + Ac- （部分解离）
浓度越高，活度越低；电荷数越高，活度越低。
分子间作用力如何计算？
离子强度(I)ionic strength
与溶液中各种离子的浓度有关,与离子所带 的电荷数的有关。
I1 2(b 1z1 2b 2z2 2b 3z3 2.. .1 2 )i n 1b izi2
bi及zi分别代表溶液中第i 种离子的浓度及电
例： HAc + H2O
Ac- +H3O+
已达平衡，加入HAc, HCl或NaOH,
平衡向哪方移动？ 若加入水稀释呢？
解：加入HAc, [HAc] ↑ ,平衡向右 移，α↓__ 。
加入HCl，[H3O+] ↑ ,平衡向 左 移， α _↓_ 。 加入NaOH, [H3O+] ↓ ,平衡向 右 移， α_↑_ 。
问题： 1.阿司匹林单独使用或与碱性药物NaHCO3同时 服用，两种给药方案产生药效为何不同？ 2.酸碱性药物的解离程度主要与哪些因素有关？
一、 弱酸、弱碱的解离平衡及其平衡常数
1.弱酸的解离平衡及其平衡常数
ห้องสมุดไป่ตู้
HAc + H2O 初始 C
平衡 [HAc]
Ac- + H3O+
0
0
[Ac-] [H+]
酸解离 平衡常数
[Ac-] [H+] Ka = [HAc]
Ka意义？
Ka反映了酸给质子的能力，可衡量酸的强度 Ka愈大，酸给质子的能力愈强，酸性越强。
问：HAc(Ka=1.75x10-5)、 P30 表3-2 HCOOH (1.8x10-4)、 HCN (Ka= 6.2x10-10)酸性大小顺序
HCOOH > HAc > HCN 。 区别：酸的强度和酸度？
荷数。（也可用ci 代替bi） I 的单位：mol/kg 注意：近似计算时，可以用ci代替bi
只有一种强电解质的溶液
1-1型强电解质 如：NaCl，KNO3
I1(c12c12)c 2
2-1型强电解质 如：MgCl2，Na2SO4
I1(c222c12)3c 2
注意：对于强、弱电解质混合溶液
如NaCl和HAc的混合液，可忽略弱电解质的离 子强度。
稀释定律dilution law
若浓度为c的弱电解质AB，在一定温度下离 解度为α，离解达到平衡时的平衡常数为K,则：
AB
A +B
平衡时： c- c
c
c
K[A []A []B B]cc (1 c )1c 21式
弱电解质的α一般很小，可以将1-α≈1
K=cα2
c/Ka>500 or α<5%
稀释定律dilution law 奥斯特瓦尔德（Ostwald)
1.ka1 >> ka2>> ka3? 2.其表达式中的[H+]一样吗？
二、弱电解质离解(酸碱）平衡的移动
（-）.浓度对弱电解质（酸碱）解离平衡的影响 (二).同离子对弱电解质（酸碱）解离平衡的影响 (三).盐效应对弱电解质（酸碱）解离平衡的影响
（-）.浓度对弱电解质（酸碱）解离平衡的影响
改变离子浓度
KCl
H2SO4 Ca(NO3)2 CuSO4
0.88
0.005 0.928 0.93
0.01 0.904 0.90
0.05 0.803 0.82
0.1 0.796 0.80
0.265
0.16
0.5 0.753 0.73 0.651 0.154
0.068
1.0 0.809 0.76 0.606 0.130 0.35 0.047
盐效应 salt effect
例： HAc + H2O
Ac- + H3O+
已达平衡，加入 NaCl , 使 I ↑ ，
阴、阳离子电荷数相等的电解质(如NaCl、 MgSO4等，1-1型),离子平均活度因子定义为： 阴、阳离子活度因子的几何平均值。
离子的平均活度a ± ：
a+
= f±c
a
aa- = fa±c
一些强电解质的离子平均活度因子(25℃)
b／(mol·kg-1) 0.001
HCl
0.966
KOH
0.96
(实验值：43.1 Kpa） 不考虑活度时的理论值： 49.6 Kpa
第二节 弱电解质溶液的解离平衡
一、 弱酸、弱碱的解离平衡及其平衡常数 二、 弱电解质解离平衡的移动
案例：
某医生在治疗发热患者时发现，口服弱 酸性药物阿司匹林片时，起效迅速，解热镇 痛效果良好；而将阿司匹林与碱性药物 NaHCO3同时服用后，解热镇痛效果明显降低 甚至没有作用。
54岁的化学奖得主Roderick Mackinnon
细胞通过细胞膜通道蛋白质转运水分 子以及盐分离子的研究
人体组织中电解质的应用
用以治疗神经炎、神经痛和神经损伤的 “电疗” 法就是利用人体组织是电解质导体。 在人体的一定部位通以直流电，在直流电场的 作用下人体组织内各种离子向一定的方向移动 而引起体液及组织中离子浓度对比的变化。
第三章 电解质溶液 PPT课件
人体组织中的电解质
体液中电解质的含量对维持细胞内外液 的晶体渗透压、体液的酸碱平衡以及神经肌 肉兴奋性等具重要作用。
体液中 阳离子主要有：K+、Na+、Ca2+、Mg2+等；
阴离子主要有：C1-、HCO３-、HPO43-、SO42-, 有机酸离子和蛋白质等。
47岁的化学奖得主Peter Agre
解：I 1 2
i
bi
z
2
i
1 [0 .0m 1/k 0 o ( g l1 )2 0 .0m 1/k 0 o ( g l1 )2 ] 2
0.01m 0o /kl g
因I=0.010mol/ kg ，故： lg 0 .50 z 9•z I
0.50 （ 91） ＋ （1） － 0.010 0.051
aB单位为：1
说明：
1. aB ＜bB，故B ＜1； 2.稀溶液 aB≈ cB, B ≈1； 3.中性分子B ≈1 ，弱电解质分子B ≈1；
4.纯液态、固态、稀溶液中的水, a=1；
5. cB越大, B越小; 反之, B越大。
2.活度因子B
1、浓度 2、电荷
B ：反映了溶液中离子之间相互牵制
作用的大小。
德拜-休克尔极限稀释公式
较稀1-1型(I <0.01mol/L)
l gi Azi2 I l g Az•z I
298K水溶液中A 值为0.509 ; z+,z-分别代表阳、
阴离子所带电荷。
较浓1-1型(I: 0.1-0.2mol/L)
lg
A| zz | 1 I
I
例： 试计算0.010mol/kg NaCl溶液在 25 ℃时的离子强度、活度因子、活度 及渗透压 。
离子浓度越大，离子所带电荷越多，离子间 的相互作用越强，表观电离度越小。
离子浓度越小，离子所带电荷越少，离子氛 影响越小，表观解离度越大，越接近100%。
三、离子的活度a和活度因子
1. 活度 activity 强电解质溶液中离子的有效浓度。
aB = B bB / b
B为活度因子，也称活度系数
bΘ为标准态浓度，即1mol•kg-1
可通过测定电解质溶液的依数性求得
例：试解释在25℃时0.02mol·L-1NaCl溶液的 渗透压测得为84.2(kPa)？
解:Π=icRT = 2 × 0.02×8.314×298 =99.1(kPa)
实验值： i= 1.7mol·L-1 = 85﹪ <100% （表观解离度） 思考： 为什么强电解质NaCl的 小于100﹪？