強電解質

化學原理啟迪40

1.     我們將討論三種強電解質：(1)可溶解的鹽類；(2)強酸；(3)強鹼。

2.     鹽，由陰、陽離子整齊排列而成，當鹽溶解在水中，陰、陽離子各自與水分子結合。

3.     溶解度solubility的衡量標準，(1)溶解在每單位體積溶劑裡的溶質質量；或(2)溶解在每單位溶液體積裡的溶質莫耳數。

4.     有些鹽類，像是氯化鈉NaCl、氯化鉀KCl和氯化銨NH4Cl，非常容易溶解於水中。舉例來說，25°C下，1公升的水大約可溶解357g的氯化鈉NaCl；另一方面，像氯化銀AgCl的溶解度就非常低（25°C下，每公升溶解2×10 ^-3g/l）

5.     阿瑞尼士其中一個最重要的發現，就是有關天然酸的研究。酸的化學表現，是造成柑橘水果有酸酸的味道的第一原因。事實上，「酸acid」就是直接取自於拉丁文的「acidus」，意思就是「酸」。

6.     有些礦酸的命名，來自於它的礦物，像「硫酸sulfuric acid」(H2SO4)和「硝酸nitric acid」(HNO3)，的名字，就是來自於1300年前的礦物命名。

7.     在阿瑞尼士的時代以前，人們已經知道「酸」的存在達數百年，但是沒有人知道它們的基本性質。

8.     在阿瑞尼士的研究中，他發現當鹽酸HCl、硝酸HNO3、硫酸H2SO4溶解在水中，它們的性質會轉變成強電解質。他認為，這是因為水中發生了「離子化反應ionization reactions」。

9.     舉例說明如下

氯化氫HCl   ^+水H2O → 質子H⁺(aq) + 氯離子 Cl^-(aq)

硝酸HNO3   ^+水H2O → 質子H⁺(aq) + 硝酸根離子NO3^-(aq)

硫酸H2SO4  ^+水H2O → 質子H⁺(aq) +  硫酸根離子HSO4^-(aq)

10.  因此，阿瑞尼士提出，「酸」這種物質，溶解在水中時，會製造出「質子H⁺」。

11.  導電研究顯示，當氯化氫HCl、硝酸HNO3、硫酸H2SO4溶解在水中，每個分子最後都會解離成離子。這些物質都是強電解質，因此稱為強酸。有幾個重點必須注意：

12.  氯化氫、硝酸、硫酸都是液態溶液，所以它們的化學式應該寫成HCl(aq)、HNO3(aq)、H2SO4(aq)，雖然它們的名字出現的時候，經常省略(aq)。

13.  強酸就是會完全解離成離子的物質。因此，如果有100個HCl分子溶解於水中，會產生100個H⁺離子和100個Cl^-離子，最後，水溶液中不會有任何HCl分子。

14.  硫酸是特殊的例子。硫酸的化學式H2SO4顯示它溶解在水中的時候，每個分子能產生2個H⁺離子，然而，其實只有第一個H⁺氫離子能夠完全解離，第二個H+氫離子在某種特定情況下才會被拉出來；因此，溶解於水中的H2SO4溶液，大多是H⁺氫離子和HSO4^-硫酸根離子。

15.  另一個重要的強電解質就是強鹼strong bases，可溶解的化合物如果含有OH^-氫氧根離子，氫氧根離子能夠在化合物溶解於水中的時候，完全解離。含鹼的溶液有苦味而且有滑膩感。

16.  最常見的鹼性溶液是氫氧化鈉NaOH和氫氧化鉀KOH，它們溶解於水中的時候會產生OH^-離子：

NaOH(s)  ^{+ H2O} →Na⁺(aq) + OH^-(aq)

KOH(s)  ^{+ H2O}→K⁺(aq) + OH^-(aq)

 (翻譯編寫Steven S. Zumdahl 的《化學原理Chemical Principles》)

徐弘毅：

1.     學習絕對不是輕鬆、愉快的事情，因為，任何一門學科要學到專業，都必須克服自己很多無知，必須改變根深蒂固壞習慣。

2.     壞習慣是比毒癮還要嚴重的毒癮。有些壞習慣來自於遺傳基因，如果家族數萬年來都喜歡暴力、情緒失控、擺爛過生活，那麼，學習的過程就會不斷地感到心浮氣躁，總是要克制自己的脾氣與懶惰。

3.     有些壞習慣來自於族群，如果一個人遇到的老師、父母、長官都喜歡偷懶、說大話、搞派系、不務實做事情，那麼，學習專業知識的時候，一個人努力反覆閱讀知識、練習習題、做實驗，就會感到很累、很不自然、很想放棄。

4.     但是「感覺輕不輕鬆」並不重要，重要的是持之以恆的學習，因為只有持之以恆的學習，才能擺脫壞習慣與無知帶來的壓力。

5.     一個人不論到達什麼樣的身份地位，只要無法改變自己的壞習慣，無法擺脫無知，人生跟囚犯沒兩樣，被壞習慣與無知控制一輩子，就是一種活牢籠，這種無期徒刑，比死亡還痛苦。

6.     愛因斯坦說：「我的上帝創造了能照料一切的法則。他的宇宙並非由癡心妄想來治理，而是由不變的法則來治理。假如在我內心有什麼能被稱為宗教的話，那便是我對科學所能揭示這個世界的結構，懷著無限的敬仰。」

7.  愛因斯坦認為上帝是絕對理性的真理，《聖經約翰福音1章1節》：「道 就是神」。道理就是上帝。

8.  追求真理的道路，總是充滿絆腳的石頭，這些石頭就是自己的壞習慣與無知，但是只有堅持下去，才能面對真理，瞭解真理，找到自己生命的價值。

9.  【達羅馬人書9章30節~33節】這樣，我們可說什麼呢﹖那本來不追求義的外邦人，反得了義，就是因信而得的義。

10.  道理，已經很明顯，本來不認識上帝「道理」的外國人，卻可能反而成為人類社會公義的楷模。因為他們對上帝的「道理」守信用，所以可以成為各族群的共同的典範。

11.  但以色列人追求律法的義，反得不著律法的義。這是什麼緣故呢﹖

12.  但是以色列人，追求他們傳統的法律，反而沒有辦法成為世界各國的楷模。這是為什麼呢？

13.  是因為他們不憑著信心求，只憑著行為求，他們正跌在那絆腳石上。

14.  因為他們不重視「守信用」，只憑一個人的表面功夫來判斷一個人的水準，他們通不過耶穌「道理」的考驗。

15.  就如經上所記：我在錫安放一塊絆腳的石頭，跌人的磐石；信靠他的人必不至於羞愧。  

16.  就如舊約聖經上所記載，上帝說：我在神聖的地方，放了一塊考驗人的大石頭；對「道理」守信用的人而言，就不會丟臉。