基本介紹
物料守恆可以理解為原子守恆的另一種說法。就是說“任一化學反應前後原子種類(指原子核中質子數相等的原子,就是元素守恆)和數量分別保持不變”,可以微觀地套用到具體反應方程式,就是左邊帶電代數和等於右邊。其中的也可以理解為原子核,因為外圍電子數可能有變,這時候可以結合電荷守恆來判斷問題。可以微觀地套用到具體反應方程式,就是左邊(反應物)元素原子(核)個數種類與總數對應相等於右邊(生成物)(當然也不會出現種類不同的情況)。物料守恆和電荷守恆,質子守恆一樣同為溶液中的三大守恆關係。
舉例
例一:如果HCO3-沒有電離和水解,那么Na+和HCO3-濃度相等。
現在HCO3-會水解成為H2CO3,電離為CO32-(都是1:1反應,也就是消耗一個HCO3-,就產生一個H2CO3或者CO32-),那么守恆式中把Na+濃度和HCO3-及其產物的濃度和畫等號(或直接看作鈉與碳的守恆):
即c(Na+) == c(HCO3-) + c(CO32-) + c(H2CO3)
例二:在0.1mol/L的H2S溶液中存在如下電離過程:(均為可逆反應)
H2S=(H+) +(HS-)
(HS-)=(H+)+(S2-)
H2O=(H+)+(OH-)
可得物料守恆式c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)==0.1mol/L, (在這裡物料守恆就是S元素守恆--描述出有S元素的離子和分子即可)
例三 :Na2CO3溶液的電荷守恆、物料守恆、質子守恆
碳酸鈉:電荷守恆
c(Na+)+c(H+)=2c(CO32-)+c(HCO3-)+c(OH-)
上式中,陰陽離子總電荷量要相等,由於1mol碳酸根電荷量是2mol負電荷,所以碳酸根所帶電荷量是其物質的量的2倍。
物料守恆
c(Na+)是碳酸根離子物質的量的2倍,電離水解後,碳酸根以三種形式存在所以
c(Na+)=2[c(CO32-)+c(HCO3-)+c(H2CO3)]
質子守恆
水電離出的c(H+)=c(OH-)
在碳酸鈉水溶液中水電離出的氫離子以(H+,HCO3-,H2CO3)三種形式存在,其中1mol碳酸分子中有2mol水電離出的氫離子
所以c(OH-)=c(H+)+c(HCO3-)+2c(H2CO3)
此外 質子守恆也可以用電荷守恆和物料守恆兩個式子相減而得到(電荷守恆-物料守恆=質子守恆)。