分析中的化學平衡

電荷平衡

任何你能從燒杯裡倒出來的溶液,整體上都是電中性的——它不會電到你的手。這個簡單的事實有一個強有力的記帳後果:在這份液體裡某處,所有的正電荷加起來,必須恰好等於所有負電荷加起來的總數。把這條平衡明確寫下來,就是電荷平衡方程。

具體地說,你把每一種正離子的濃度、各自按它帶幾個電荷加權地求和,令它等於每一種負離子同樣加權的求和。一個帶兩個電荷的離子要算作雙倍,因為它給帳面帶來兩份電荷。這不是近似,而是一條每份溶液都服從的精確定律,植根於電中性原理。

電荷平衡是平衡系統處理法的三根支柱之一,提供一個把各未知濃度聯繫到一起的關鍵方程。它誠實的侷限在於,它只是一個方程,本身並不說明任何東西有多少——它只是約束各離子在電荷上保持一致。你仍然需要質量平衡和各平衡常數,才能把實際濃度釘死。

對於碳酸鈉的水溶液,電荷平衡寫作:[Na+] + [H+] = [OH-] + [HCO3-] + 2[CO3^2-]——注意帶兩個電荷的碳酸根要乘以 2。

求和之前,先把每個離子的濃度乘以它的電荷數。

一個常見的失誤是忘了乘電荷數。電荷平衡裡的係數來自離子的電荷(所以 2- 價離子用 2),這與質量平衡不同——質量平衡裡的係數來自該原子在分子式中出現幾次。兩個方程看著相似,數的卻是不同的東西。

又稱
charge balance equationelectroneutrality电荷平衡電荷平衡