1.1　溶液

1.1.1　分散系

物质除了以气态、液态和固态的形式单独存在以外，大多数是以一种（或几种）物质分散在另一种物质中构成混合体系的形式存在的。例如，氯化钠分散在水中形成生理盐水，黏土微粒分散在水中形成泥浆，奶油、蛋白质和乳糖等分散在水中形成牛奶，水滴分散在空气中就形成了雾。这些混合体系称为分散系。在分散系中，被分散了的物质称为分散质，它是不连续的；容纳分散质的物质称为分散剂，它是连续的。如生理盐水中，氯化钠是分散质，水是分散剂。在分散系内，分散质和分散剂可以是气体、液体和固体三种聚集状态中的任何一种，这样就可以组成多种不同的分散系。按分散质和分散剂的聚集状态不同，分散系可分为以下几类，见表1-1。

按分散质粒子直径的大小，常把液态分散系分为三类：低分子或离子分散系、胶体分散系和粗分散系，见表1-2。

根据分散相粒子的大小，将分散相体系分成低分子或离子分散系（粒子直径<1nm）；胶体分散体系（粒子直径为1～100nm）；粗分散体系（分散质粒子直径>100nm）。

（1）低分子或离子分散系

在低分子或离子分散系中，分散质粒子的直径<1nm，它们是一般的分子或离子，与分散剂的亲和力极强，因而组成了均匀、无界面、高度分散、高度稳定的单相系统。

（2）胶体分散系

在胶体分散系中，分散质的粒子直径为1～100nm，它包括溶胶和高分子溶液两种类型。

①溶胶　其分散质粒子是由一般的分子组成的小聚集体，这类难溶于分散剂的固体分散质高度分散在液体分散剂中，所形成的分散系称为溶胶（或称为胶体）。例如，氯化银溶胶、氢氧化铁溶胶、硫化砷溶胶等。在溶胶中，分散质和分散剂的亲和力不强，因而溶胶是高度分散的、不均匀、不稳定的多相系统。

②高分子溶液　如淀粉溶液、纤维素溶液、蛋白质溶液等，分散质粒子是单个的大分子，与分散剂的亲和力强，故高分子溶液是高度分散、稳定的单相系统。

（3）粗分散系

在粗分散系中，分散质粒子直径>100nm，是一个极不稳定的多相系统。按分散质的聚集状态不同，粗分散系可以分为乳浊液和悬浊液。液体分散质分散在液体分散剂中，称为乳浊液，如牛奶；固体分散质分散在液体分散剂中，称为悬浊液，如泥浆。由于分散质的粒子大，容易聚沉，分散质也容易从分散剂中分离出来。

虽然这三类分散系的性质有明显差异，但是划分它们的界线是相对的。因此，分散系之间性质和状态的差异也是逐步过渡的。

1.1.2　溶液

由两种或两种以上不同物质所组成的均匀、稳定的液相体系，称为溶液。通常所说的溶液是指液态溶液，由溶剂和溶质组成。水是最常用的溶剂，习惯上用A代表溶剂，用B代表溶质。溶液的浓度是指一定量溶液或溶剂中所含溶质的量，其表示方法有多种。

（1）物质的量浓度

物质的量浓度（简称为浓度）是指单位体积溶液中含有溶质B的物质的量，常用cB表示。

cB=nB/V　　（1-1）

式中，nB为溶质B的物质的量，mol；V为溶液体积，L或dm3；cB为物质B的浓度，mol·L-1或mol·dm-3；B是溶质的基本单元。

【例1-1】　浓盐酸的密度为1.19g·mL-1，HCl含量为37％，求浓盐酸的浓度。若配制浓度为2.0mol·L-1盐酸溶液500mL，应取浓盐酸多少毫升？

cHClVHCl=c'HClV'HCl

因此：

【例1-2】　欲配制0.2000mol·L-1Na2CO3溶液1.000L，求应称取基准Na2CO3的量。

在使用物质的量浓度时必须确定溶质的基本单元。同种溶质的基本单元不同，物质的量浓度也不相同。物质的基本单元可以是分子、离子、原子、电子及其他粒子或这些粒子的特定组合，如H+、H2SO4、H3PO4等都可以作为溶质的基本单元。因此，在使用物质的量浓度时，必须注明物质的基本单元，否则容易引起混乱。

由于溶液的体积随温度而变，所以物质的量浓度也随温度变化而改变。为了避免温度对数据的影响，常使用不受温度影响的浓度表示方法，如质量摩尔浓度、摩尔分数、质量分数等。

（2）质量摩尔浓度

质量摩尔浓度是指每千克溶剂中所含溶质的物质的量，用bB表示。

式中，nB为溶质B的物质的量，mol；mA为溶剂的质量，kg。所以，质量摩尔浓度的单位为mol·kg-1。由于物质的质量不受温度的影响，所以质量摩尔浓度是一个与温度无关的物理量。

【例1-3】100.0g溶剂水中溶有2.00g甲醇，求该溶液的质量摩尔浓度。

解　甲醇（CH3OH）的摩尔质量为32.0g·mol-1。

该溶液的质量摩尔浓度为0.625mol·kg-1。

（3）摩尔分数

溶液某组分的摩尔分数是该组分的物质的量占溶液中所有物质总的物质的量的分数，也叫物质的量分数，用x表示，其量纲为1。

对于多组分系统溶液来说，某组分A的摩尔分数为：xA=nA/Σn，nA为系统中物质A的物质的量。

对于双组分系统的溶液来说，若溶质的物质的量为nB，溶剂的物质的量为nA，则其摩尔分数分别为：

则xA+xB=1，对于多组分系统来说有Σxi=1。

（4）质量分数

混合系统中，某组分B的质量与混合物总质量之比，称为组分B的质量分数，用wB表示，其量纲为1。质量分数是不随温度变化而变化的。

质量分数，以前常称质量百分浓度。

【例1-4】　在常温下取NaCl饱和溶液10.00mL，测得其质量为12.00g，将溶液蒸干，得NaCl固体3.173g，求：①NaCl饱和溶液的物质的量浓度；②NaCl饱和溶液的质量摩尔浓度；③饱和溶液中NaCl和H2O的摩尔分数；④NaCl饱和溶液的质量分数。

解　①NaCl饱和溶液的物质的量浓度为：

②NaCl饱和溶液的质量摩尔浓度为：

③饱和溶液中NaCl和H2O的摩尔分数为：

nNaCl=3.173/58.44=0.0543（mol）

④NaCl饱和溶液的质量分数为：

消毒用的医用酒精（乙醇）的浓度为75％，是指100mL这种酒精溶液中含纯酒精75mL，实为体积分数。

在水质分析或环境保护方面，过去常用百万分浓度（ppm）和十亿分浓度（ppb）。ppm是指每千克溶液中含溶质的质量（单位：mg）。ppb是指每千克溶液中含溶质的质量（单位：μg）。

1.1.3　电解质溶液

酸、碱和盐都是电解质。大多数盐和强碱是离子型化合物，它们溶于水时，与极性的水分子结合成水合离子，这个过程可简单表示为：

大多数强酸的分子具有很强的极性，溶于水时也可形成水合离子，简写为：

强酸、强碱和各种盐在水溶液中全部以离子形式存在，故称它们为强电解质，在水溶液中完全解离。

弱酸和弱碱在水溶液中，大部分以分子形式存在，只有少部分发生解离。