浓度就是拥挤程度
把一块方糖丢进一茶匙水里,甜得发腻;把同一块糖丢进浴缸,你根本尝不出来。糖的量没变——变的是拥挤程度。浓度不过是一个捕捉这种拥挤的数字:有多少溶解的物质塞进了一定量的液体里。同样的液体里物质越多,浓度越高;同样的物质摊进越多液体,浓度越低。
被溶解的物质是溶质;做溶解的液体是溶剂;两者合起来就是溶液。浓度回答的永远是同一个问题——*每多少溶液里有多少溶质*——但要填那两个空,有好几种都说得过去的方式,而选对那种方式,就占了大半的本事。
摩尔浓度:每升多少摩尔
实验室天天用的单位是摩尔浓度:每升溶液里溶质的摩尔数。我们用大写 M 表示,所以「0.1 M 氯化钠」意思是每升里溶了十分之一摩尔的盐。公式很短:摩尔浓度 = 溶质摩尔数 ÷ 溶液升数。
为什么用摩尔而不用克?因为反应数的是粒子,而摩尔浓度直接告诉你*粒子*有多拥挤。两份摩尔浓度相等的溶液,粒子拥挤程度就相等,哪怕其中一份每升重得多。当你正要让这些粒子去反应时,这正是你想要的——它是定量分析的心跳。
从零配制一份溶液
假设你想要 250 毫升(四分之一升)0.20 M 的氯化钠,它的摩尔质量约为每摩尔 58.5 克。你该称多少盐?
- 求所需摩尔数:摩尔浓度 × 升数 = 0.20 摩尔/升 × 0.250 升 = 0.050 摩尔。
- 把摩尔换成克:0.050 摩尔 × 58.5 克/摩尔 ≈ 2.93 克。在天平上称出这个量。
- 把盐溶在 250 毫升容量瓶里的少量水中,摇晃到澄清,再加水恰好补到刻线。
- 塞好瓶塞,上下颠倒数次混匀。你现在就有了 250 毫升的 0.20 M 溶液。
储备液:配浓一点,留着备用
分析人员很少每次需要溶液就现称固体。他们更常一次配好一份浓的储备液,存起来,要用时再稀释。储备液就是有意配浓、留作起点的溶液——像一瓶浓缩果露,待会儿再兑稀。它省去称量、减少小质量带来的误差,还能让整个项目的浓度保持一致。
稀释储备液的算术我们留到后面一篇再讲。现在先记住这幅画面:称一次配出浓的,再按需要把它兑稀。