电解质的分子在一定条件下能够电离成带电荷的离子,离子就是带正电荷或负电荷的原子(或原子团).离子和原子的结构不同:在电中性的原子里,原子核外电子总数和原子核所带的正电荷数在数值上是相等的(53-3);但在带电的阴离子或阳离子里,原子核外电子总数和原子核所带的正电荷数却不相等,在阴离子里,原子核外的电子总数比原子核所带的正电荷数为多;在阳离子里,原子核外的电子总数比原子核所带的正电荷数为少。
离子和相应原子在结构上的这种差别,使得离子和相应原子(或者由原子组成的分子)的性质完全不同.例如在氯化钠 (NaCI)的水溶液里,存在着Na+离子子和C1-离子.当我们比较氯化钠溶液和由钠原子组成的金属钠、由氯分子(它是由两个氯原子构成的)组成的单质氯气的性质时,立刻就能看到它们在很多方面都是不相同的.
首先我们看到氯化钠的水溶液是完全没有颜色的,这说明氯化钠溶液里的Na+离子和C-离子都是无色的.但是,由钠原子组成的金属钠是银白色的,由氯分子组成的单质氯气又是黄绿色的金属钠是一种非常活泼的金属,眼水能剧烈地发生反应,放出氢气.反应的化学方程式是:
2NA+2H2O=2naoh-+H2
但是Na+离子并不能发生这样的反应,当氯化的(食盐)溶解于水时,虽然溶液里存在有许多Na+离子,但完全不会有氢气放出.
氯气也能缓慢地跟水发生反应,放出氧气:
2Cl2+2H2O=4HIC1+O2
但是,氯化钠溶液里的C1离子,不论经过多少时候,都不会跟水反应放出氧气.
另外,我们知道,氯气还是一种有毒的气体,但是,氯化钠却是人体所必须的,我们每天都要食用相当数量的食盐,这说明CI~离子是没有毒性的.
有些离子呈现出和它化合物完全不同的颜色.例如无水的硫酸铜(CuSO4)是白色的,但硫酸铜的水溶液是蓝色的,这蓝色是铜离子(CU++)的颜色①;又如无水的氯化亚钻(Coc12)是蓝色的,但氯化亚钴的水溶液是红色的的,这红色是亚钻离子
(Co++)的颜色③.
比较各种电解质溶液的颜色,可以确定某些离子的颜色,例如,氯化钠的溶液(其中含有Na+离子和CI~离子)和硫酸钾的溶液(其中含有K+离子和SO4——离子)都是无色的,这说明Na+离子、K+离子、CI-离子和SO4——离子都是无色的,硫酸铜的溶液(其中含有Cu++离子和SO4——离子)是蓝色的,既然SO--离子已知是无色的,显然这蓝色一定是Cu++离子的颜色.铬酸钾的溶液(其中含有K+离子和CrO4--离子)是黄色的,既然K+离子已知是无色的,显然这黄色一定是Cro4--离子的色.同样,我们可以从高锰酸钾(KMnO4)溶液呈紫红色,氯化铁( Fecl3)溶液呈黄色,硫酸亚镍(NiSO4)溶液程绿色等得出MnO4-离子是紫红色的,Fe++十离子是黄色的,Mi++离子是绿色③的等结论.
根据电解质溶液的颜色,还可以粗略地判断溶液里可能存在(或不可能存在)某些离子.例如在蓝色的溶液里,可能存在有Cu++离子;在无色的溶液里,不可能有Cu++、Fe+++、Ni++、Co++、CrO4--、MnO4-等有颜色的离子存在。
①正确地说,这蓝色是水合铜离子的颜色。
②正确地说,这红色是水合亚钴离子的颜色。
③正确地说,这些颜色都是它们水合离子的颜色。