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Solutions of electrolytes

Solutions of electrolytes. 電解質溶液. 電解質溶液. 電解質 物質溶於水中可產生離子而導電 依數性 不規律 , 各種電解質產生之 沸點上升 , 凝固點下降程度不一 , 且比非電解質多 如食鹽 , 鹽酸 , 硫酸鈉 , 麻黃鹼 , 苯巴比妥等 依在水中完全解離或部分解離分強 電解質 ( 食鹽 , 鹽酸 , 硫酸鈉 ) 及弱 電解質 ( 麻黃鹼 , 苯巴比妥 ). 電解 以若干伏特的電壓將直流電施於電解池 , 會有化學反應產生 , 此過程稱為電解

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Presentation Transcript

  1. Solutions of electrolytes 電解質溶液

  2. 電解質溶液 • 電解質 • 物質溶於水中可產生離子而導電 • 依數性不規律,各種電解質產生之沸點上升,凝固點下降程度不一,且比非電解質多 • 如食鹽,鹽酸,硫酸鈉,麻黃鹼,苯巴比妥等 • 依在水中完全解離或部分解離分強電解質(食鹽,鹽酸,硫酸鈉)及弱電解質(麻黃鹼,苯巴比妥)

  3. 電解 • 以若干伏特的電壓將直流電施於電解池,會有化學反應產生,此過程稱為電解 • 電池之電子→陰極→在溶液中與帶正電離子結合→陽離子還原反應→帶負電到陽極氧化放出電子(氧化反應) • 電流之產生 • 在溶液中,電流則因為帶正電離子帶帶負電離子分別往陰極與陽極移動,產生電流 • 在金屬導體中,游動之電子通過帶有定位之正電荷之結晶格子,產生電流

  4. 電導(electrolytic conductance) 任一個電解質或金屬的導體,其電阻R(ohms)與長度l成正比,與截面積A (cm2)成反比

  5. 當量電導Λ (equivalent conductance) • 為研究分子或離子,當量電導比電導係數方便,且不涉及電解質之濃度 • 比電導為度量每一單位容積內所有離子帶動電流之能力,因此隨濃度而改變 • 當量電導為含一克當量電解質之溶液在兩電池相距一公分電導池中之電導 • 當量數相同之溶質完全溶解時,溶液中之離子數目一樣多,此數目之離子帶動電流之能力可用當量電導來度量

  6. Λc:每公升含c克當量電解質溶液之當量電導 • V:含1克當量溶質時之容積 V=(1000 cm3/liter)/c Eq/liter =1000/c cm3/Eq • Λc=k × V= 1000k/c (mho cm2/Eq)

  7. 強電解質溶液和弱電解質溶液之當量電導 • 當強電解質溶液稀釋,比電導會下降,因為每單位容積內所含電子數目較少 • 當強電解質溶液稀釋,當量電導會穩定增加,因為一克當量不變,但稀釋後體積增加,離子在稀釋溶液中阻力小,移動速度較快 • 弱溶液稀釋,當量電導亦增加,但不像強電解質增加那麼快 • 比電導為度量每一單位容積內所有離子帶動電流之能力,因此隨濃度而改變 • 當量電導為含一克當量電解質之溶液在兩電池相距一公分電導池中之電導

  8. 強電解質溶液稀釋,當量電導會穩定增加　　　　　　強電解質溶液稀釋,當量電導會穩定增加　　　　　　 弱電解質溶液稀釋,當量電導不像強電解質增加那麼快 HAc在稀釋時,大量釋出能攜帶電流之離子,因而陡峭上升　　　　　　

  9. 非電解質之依數性質 • 蒸氣壓下降： △P =0.018P10m • 沸點上升： △Tb = kb m • 只適合非揮發性溶質 • 凝固點下降： △Tf = kf m • 可測定揮發性溶質 • 測量方便,即使測定少量仍有很高準確率 • 滲透壓：π=RTm • 測量較困難 • 高分子量的聚合物以滲透壓測定之

  10. 電解質之依數性質 校正係數 i(van’t Hoff factor) 蒸氣壓下降： △P =0.01 i8P10m 沸點上升： △Tb = i kb m 凝固點下降： △Tf = i kf m 滲透壓：π= i RTm • 對非電解質: i →1 • 對強電解質: i →解離後所產生離子數目

  11. 濃度非常稀　　　　　　

  12. Arrhenius電離說 • Arrhenius認為強電解質並非完全解離,除非在非常稀釋之溶液中 • 解離度α可用來分別強電解質及弱電解質,強電解質為高度解離者,弱電解質則為少部分解離成離子 • Arrhenius電離說和解離度適合弱電解質,在稀薄或中等濃度溶液中,強電解質幾乎完全解離成離子 • Arrhenius以電導之測量決定解離度 • Λ0 :無限稀釋時之當量電導,視為溶質完全解離之離子度量 • Λc :濃度c時以離子狀態存在之溶質粒子數 • 解離度α= Λc / Λ0

  13. 校正係數 i(van’t Hoff factor)與解離度α之關係 • 非電解質理想溶液: i=1 • 弱電解質: i=1+α(v-1) v:一個電解質產生之離子數 • Ex: CaCl2v=3 ∵i=1+α(v-1) ∴α=(i-1 )/(v-1) i可由△Tf = i kfm求得 即: i = △Tf / kfm α即可求出

  14. 離子強度:對強電解質溶液或加鹽類及其他強電解質之弱強電解質溶液,採用離子強度來代替濃度離子強度:對強電解質溶液或加鹽類及其他強電解質之弱強電解質溶液,採用離子強度來代替濃度 • 離子強度表示溶液中各離子對靜電力之貢獻

  15. Ex:下列各溶液離子強度為何?(1) 0.01M KCl (2) 0.01M BaSO4 (3) 0.01M Na2SO4 Ans: • KCl : μ=1/2[(0.01×12)+ ((0.01×12)]=0.01 • BaSO4 : μ=1/2[(0.01×22)+ ((0.01×22)]=0.04 • Na2SO4 : μ=1/2[(0.02×12)+ ((0.01×22)]=0.03 K+ Cl- Ba2+ SO42- SO42- 2Na+

  16. Ex:緩衝溶液每公升含0.3莫耳K2HPO4和0.1莫耳KH2PO4,離子強度為何Ex:緩衝溶液每公升含0.3莫耳K2HPO4和0.1莫耳KH2PO4,離子強度為何 Ans: • K2HPO4 : μ=1/2[(0.6×12)+ ((0.3×22)]=0.9 • KH2PO4 : μ=1/2[(0.1×12)+ ((0.1×12)]=0.1 • μ= 0.9+ 0.1=1 HPO42- 2K+ K+ H2PO4-

  17. 強電解質之依數性質 • L value • △Tf = i kf m • △Tf = L c • L隨溶液之濃度而變 • 若藥品濃度與體液等張, L = i kf ,稱Liso • Liso可計算藥品之等張

  18. Osmolarity克分子滲透壓濃度 • 一溶液為1莫耳的非離子化物質,於一公升溶液中,稱一克分子滲透壓濃度,即每公升溶液含1 osmol (Osm)溶質之意 • Osmolality重量克分子滲透壓濃度 • 一溶液為1莫耳的非離子化物質,溶於一公斤(1000g)的水,稱一重量克分子滲透壓濃度,即每公斤溶劑含1 osmol (Osm)溶質之意

  19. Osmotic pressure 莫耳數 滲透壓莫耳數 • mol 與 Osmol • Osmol=mol×溶質個數 • 1 mol Dextrose : 1 osmol (不解離) • 1 mol Na2SO4 : 3 osmol (2個Na+與1個SO42-) • 1 mol MgSO4．H2O: 2 osmol (1個Mg2+與1個SO4 2-) • milliosmol=mmol×溶質個數

  20. Expressions of concentration 常用 Osmometer測得數字

  21. 滲透壓與體液相等才不會引起組織傷害或不適 • 滲透壓: 依數性質 (colligative properties) • 依溶質個數改變之性質 • 其他: • 沸點上升 • 凝固點下降

  22. Example • Isotonic sodium chloride solution 0.9% (0.9g/100ml), osmol/L為多少? • Sol:

  23. Ex 7.15 • 若需300 mosmol/L之calcium 1L,以calcium gluconate為來源,需多少mg calcium gluconate (MW=430.4)? • Sol: 設需要x mg calcium gluconate

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