第2章　化学资料

2.1　元素符号及原子量

元素符号及国际原子量见表2-1。

化合物的某些重要基团见表2-2。

2.2　电镀常用物质的溶解度

电镀常用物质是无机化合物。无机化合物包括：酸、碱、盐及氧化物等。

凡是能溶解其他物质的液体称为溶剂。凡是能溶解在溶剂中的物质称为溶质。

在一定温度下，某种物质在100g溶剂里达到饱和状态，所能溶解的克（g）数，叫作这种物质在这种溶剂里的溶解度。

各物质在水中的溶解度是不同的，这是由溶质的性质决定的。一般把在室温（20℃）时的溶解度作如下分类：

溶解度在10g以上的物质，称为易溶物质；

溶解度在1g以上的物质，称为可溶物质；

溶解度在1g以下的物质，称为微溶物质；

溶解度在小于0.01g的物质，称为难溶物质。

电镀常用物质的溶解度见表2-3。

2.3　常用金属化合物的金属含量和性质

常用金属化合物的金属含量和性质见表2-4。

部分盐类的分类见表2-5。

2.4　酸、碱和盐的溶解性能

酸、碱和盐的溶解性能见表2-6。

酸、碱、空气和水对金属的作用见表2-7。

2.5　pH值与酸和碱的浓度关系

通常用氢离子浓度的对数的负值来表示溶液的酸碱性，这个值叫做pH值。即：pH=-lg［H⁺］。

pH值与酸和碱的浓度关系，如表2-8所示。

2.6　金属氢氧化物及氧化物沉淀的pH值

金属氢氧化物及氧化物沉淀的pH值^［1］见表2-9。

2.7　难溶物质的溶度积

在难溶物质的饱和溶液中，溶解和结晶（沉淀析出）两个可逆过程达到相对平衡时，称为溶解平衡。在一定温度下，难溶物质的溶液，达到饱和状态时，溶液中各离子浓度的乘积是一个常数，这个常数称为该物质在该温度时的溶度积，也称为溶度积常数，用符号L表示。

例如：在BaSO₄的饱和溶液中，达到溶解平衡时，其反应式如下：

则溶度积L为：

式中　——为BaSO₄的容度积；

［Ba²⁺］——溶液中Ba²⁺浓度，g/L；

［S］——溶液中S浓度，g/L。

如果溶解方程式中各离子的系数不等于1，则在溶度积的式中，应把该系数作为离子浓度的指数。

例如：

则溶度积L为：

　　　　　　

在一定温度下，溶度积数值的大小，表示在该温度下某难溶物质溶解度的大小，溶度积数值大的，则溶解度也大。

根据溶度积可以判断沉淀的生成和溶解的规则，称为溶度积规则。其规则是，在难溶电解质MA的溶液中：

①当溶液中［M⁺］［A^-］＞L_MA时，溶液处于过饱和状态，将有固体沉淀析出。

②当溶液中［M⁺］［A^-］=L_MA时，溶液达饱和状态，沉淀既不生成也不溶解。

③当溶液中［M⁺］［A^-］＜L_MA时，溶液尚未饱和，无固体沉淀析出；若原来有沉淀存在，则沉淀将溶解。

难溶物质的溶度积见表2-10。

在电镀生产中，经常利用沉淀平衡反应，除去镀液中的杂质离子。例如要去除镀铬溶液中过多的，可在镀铬溶液中加入BaCO₃，使过多的和Ba²⁺的浓度乘积大于BaSO₄的溶度积（），生成固体BaSO₄沉淀出来，从而去除过多的。

在弱电解质MA的饱和溶液中，加入一种与弱电解质含有相同离子（M⁺或A^-）的强电解质时，则M⁺与A^-两离子的浓度乘积必大于MA的溶度积（L_MA），这时，MA就会从溶液中沉淀出来。弱电解质的电离度由于加入具有相同离子的强电解质而降低的现象，称为同离子效应。这也在电镀溶液的化学分析中得到了广泛应用。

2.8　配离子的不稳定常数

配离子在水溶液中较难离解，不同的配离子有着不同的离解能力。配离子离解达到平衡时的平衡常数，称为配离子的不稳定常数，用符号“K_不稳”表示。其数值的大小可以用来表示配离子的离解能力。

【例】　配离子的离解，其离解平衡方程式如下：

K_不稳的数值越大，表示这种配离子越不稳定，越易离解；K_不稳的数值越小，表示这种配离子越稳定，越不易离解。

某些配离子的不稳定常数列入表2-11，供参考。

2.9　各种金属离子可供选择的配位剂

各种金属离子可供选择的配位剂见表2-12。

2.10　电解质溶液

（1）电解质及其电离度

①电解质。在水溶液中或熔融状态下能导电的物质称为电解质，酸、碱、盐都属于这一类。在水溶液中或熔融状态下不能导电的物质称为非电解质，如乙醇、蔗糖等。

在水溶液中能够完全电离的电解质称为强电解质；仅仅部分电离的电解质称为弱电解质。强酸、强碱和大多数盐类都属于强电解质，如硫酸、盐酸、硝酸、氢氧化钠、氯化钠等。弱酸、弱碱和极少数共价键盐是弱电解质，如乙酸、氢氧化铵、氯化汞等。

②电离度。弱电解质在溶液中达到电离平衡时（即它的分子电离成离子的速率与离子重新结合成分子的速率相等时），已电离的电解质分子数（或浓度）与弱电解质分子总数（或起始浓度）的比值，称为电离度。电离度常用百分数表示，符号为α。

或用浓度表示：

【例】　25℃时，在0.1mol/L的乙酸溶液中，有1.33×10^-3mol/L的乙酸电离成离子，则其电离度：

对于相同浓度的不同弱电解质，α越大，说明该弱电解质越易电离。

（2）弱电解质的电离常数

弱电解质溶于水中达到电离平衡时，溶液中已电离的各种离子的乘积（以电离方程式中各离子前系数为指数）与未电离的分子的浓度的比值，称为弱电解质的电离常数。电离常数用符号K_i表示，弱酸的电离常数常用K_a表示，弱碱的电离常数常用K_b表示。

【例1】　乙酸溶液达到电离平衡时，反应式如下：

其电离常数K_a为：

式中，［CH₃COO^-］、［H⁺］分别表示CH₃COO^-和H⁺的浓度；［CH₃COOH］表示乙酸分子的浓度。

【例2】　氨水达到电离平衡时，反应式如下：

其电离常数K_b为：

式中，［N］、［OH^-］分别表示N和OH^-的浓度，［NH₃·H₂O］表示氨水分子的浓度。

不同的弱电解质，其电离常数也不同，一些电镀中常用弱电解质在水中的电离常数^［1］见表2-13。

2.11　溶液浓度的表示方法

一种物质溶解（分散）到另一种液体中，形成的澄清、透明、稳定的均匀液体混合物，称为溶液。被溶解（分散）的物质称为溶质，起溶解（分散）作用的液体称为溶剂。一般溶剂是水，以水作为溶剂的溶液称为水溶液。电镀、化学表面处理及前、后处理等的溶液，就是固体溶质和液体溶质溶解在水中而形成的，例如，镀铬溶液是铬酐（固体）、硫酸（液体）等溶质与水（溶剂）形成的溶液。

一定量的溶液或溶剂中，所含溶质的量称为溶液的浓度。在电镀、化学表面处理等的溶液中常用的溶液浓度表示方法有：体积比浓度、质量浓度、质量分数、体积分数、物质的量浓度（摩尔浓度）以及溶液密度等。

（1）体积比浓度

体积比浓度是指溶质（或浓溶液）体积与溶剂体积的比值。

【例1】　1∶5的硫酸溶液是由1体积浓硫酸与5体积水配制而成的溶液；1∶2的盐酸溶液是由1体积浓盐酸与2体积水配制而成的溶液。但在表示体积比浓度时，一定将溶质体积写在前面，溶剂体积写在后面。

【例2】　1份硝酸与2份硫酸配制而成的混酸，可写成：

硝酸∶硫酸=1∶2（体积比）。

体积比浓度表示方法和配制比较简单，对浓度精度要求不高的情况下，可采用这种浓度表示。

（2）质量浓度

溶质的质量与溶液的体积之比称为质量浓度，其常用单位为g/L，即以1L溶液中所含溶质的克数来表示的浓度。这种浓度是电镀工艺中最常用的浓度表示方法。

【例】　200g/L的硫酸镍溶液，是指在1L溶液中含有硫酸镍200g。

这种浓度表示方法在配制溶液时很方便，若已知槽液的总体积（以L表示），则以槽液浓度乘以体积，即得出配槽时所需物料的质量。

（3）质量分数

溶质的质量占全部溶液质量的百分数称为质量分数，以%表示，即；

【例1】　20%（质量分数）的硫酸溶液，是指100g的水溶液中含有20g硫酸。

【例2】　将25g固体苛性钠（NaOH）溶于100g水中，所得溶液的质量分数浓度为：

即所得溶液中苛性钠（NaOH）的质量分数为20%。

表2-14、表2-15所列是配制质量分数浓度时所需溶质的量。

（4）体积分数

溶质的体积占全部溶液体积的百分数称为体积分数，以%表示，即；

【例】　40%（体积分数）的硝酸溶液，是指100mL的水溶液中含有40mL的硝酸。

（5）物质的量浓度（摩尔浓度）

1L溶液中所含溶质的物质的量（摩尔数）称为物质的量浓度，简称摩尔浓度，常用符号c表示，其单位为mol/L，即：

式中　c——物质的量浓度，mol/L；

n——物质的量，mol；

V——溶液的体积，L。

【例】　在200mL稀盐酸中含有0.73g的HCl，则该溶液中HCl的物质的量浓度，按下式计算：

则c=0.02mol/0.2L=0.1mol/L

（6）溶液密度

溶液密度也是溶液浓度的一种表示方法。使用比重计可以直接测量溶液的比重。溶液密度以g/cm³表示。

2.12　溶液浓度的换算

（1）溶液浓度换算公式

溶液浓度换算公式见表2-16。

（2）液体波美度与相对密度的换算

液体波美度与相对密度的换算公式见表2-17。

重于水的液体的波美度（合理标度）与相对密度的换算见表2-18。

（3）主要酸、碱溶液等的浓度换算关系

主要的酸、碱溶液的质量分数、密度、质量浓度的关系见表2-19～表2-28。