浓度
nóng dù
浓度是衡量一定量溶剂或溶液中溶解了多少溶质的量度,从稀到浓。
Definition
浓度告诉你液体中溶解了多少东西:溶质多,溶液就浓;溶质少,溶液就稀。浓度是溶质相对于溶剂或溶液的量,可以用质量分数(每 $100\text{ g}$ 溶液中溶质的克数)、每升克数、摩尔浓度($M$,每升溶液中溶质的摩尔数)、质量摩尔浓度($m$,每千克溶剂中溶质的摩尔数)、摩尔分数或百万分率来表示。稀释溶液是加入溶剂、降低浓度,而不改变溶质的量;由于溶质的摩尔数保持不变,稀释过程遵循 $M_1V_1 = M_2V_2$。摩尔浓度便于体积法操作,但会随温度变化而变化,因为体积会热胀冷缩;质量摩尔浓度则不受此影响。
Example
一大壶水里放一勺饮料粉,冲出来的饮料淡而稀薄;一小杯水里放三勺,冲出来的却浓烈得多。把 $5\text{ g}$ 盐溶解制成 $100\text{ g}$ 溶液,得到质量分数为 $5\%$ 的溶液;把水的量加倍到 $195\text{ g}$,制成含有同样 $5\text{ g}$ 盐的 $200\text{ g}$ 溶液,此时质量分数就变成了 $2.5\%$。要配制 $250\text{ mL}$ 的 $0.100\text{ M}$ $NaCl$ 溶液,需要把 $0.0250\text{ mol} \times 58.44\text{ g/mol} = 1.46\text{ g}$ 的盐溶于水中并定容;把 $50.0\text{ mL}$ 的 $6.0\text{ M}$ $HCl$ 稀释到 $300\text{ mL}$,得到 $M_2 = (6.0)(50.0)/300 = 1.0\text{ M}$。
Key Insight
加更多的水并不会改变饮料粉的总量,只是把同样的量分散得更稀薄,所以饮料就变淡了。真正决定物质表现的是浓度,而不是总量:一滴浓酸会灼伤皮肤,而把同样多的酸稀释到一整个游泳池里却毫无危害。反应速率和平衡位置取决于浓度而不是总量,这正是速率方程和平衡常数都用摩尔浓度来表示的原因;化学家正是通过控制浓度来控制反应的。