13-3 溶解度受 pH 值的影響性
本網站的內容均具有智慧財產權，僅供中文版書籍的補充閱讀使用。
Last updated
Was this helpful?
本網站的內容均具有智慧財產權，僅供中文版書籍的補充閱讀使用。
Last updated
Was this helpful?
pH 值對溶解度的影響之重要範例就是牙齒的損壞。在牙齒 琺瑯中含有礦物質羥基磷灰石，它在酸鹼中性 pH 值附近是難以 被溶解的，但是因為羥基磷灰石中的磷酸根和氫氧根都會與發生反應，所以它會溶於酸中:
電荷守恆方程式是
此時有七個獨立方程和七個未知項，因此有著足夠的訊息。而且...因為已經好好研讀過第 8 章了，所以應該能夠知道要如何解答這個問題了!
從式子 13-39 到式子 13-43 都是將平衡常數表示式 13-32 到式子 13-36 予以重新安排而獲得的。被重新安排的形式將活性係數項
在格位 E8:F14 中根據戴維斯方程式 13-18，而使用在格位 B5 中根據各項濃度值所計算出來的離子強度值，來計算出活性係數值。因為離子強度受到濃度值所影響，而濃度值又受到離子強度值影響，因此就能夠讓試算表處理循環參考作法。
鋁 (在氧和矽之後) 是地球上數量第三多的元素，但是卻被鍵
電荷守恆方程式是
由質量守恆方程式聲明，鋇總莫耳數等於草酸根的總莫耳數:
藉由增加反應式 13-44 和反應式 13-48 來處理離子配對時， 會獲得
細菌在牙齒上會分解糖而產生乳酸，此時會讓 pH 值降低到足以 緩慢地溶解牙齒琺瑯。而氟離子會抑制牙齒損壞，因為它形成氟 磷灰石，，這種化合物會比羥基磷灰石還耐酸性。
礦物質螢石 ( fluorite，)，也稱為 fluorspar，具有如圖 13-4 顯示的一種立方體晶體結構，並且經常會裂開而形成幾乎完美的八面體 (具有正三角形的八面體固體)。由於受到其中的雜質所影響，當使用紫外光燈照射時，礦物質會呈現出多種顏色，而且還會放射出螢光。在合成冷凍劑和氟取代聚合物時，螢石會轉變為氫氟酸 (HF)。而全世界的螢石來源有很大的比例是來自於中國。
為了找出質量守恆方程式，需要了解到來自於的所有鈣和氟離子等相關物種。因此氟離子相關物種的總濃度值是兩倍於鈣相關物種的濃度值:
此時有七個未知項和五個平衡反應，因此如圖 13-5 一般， 會讓 Solver 函數找出 (未知項數目 – 平衡反應數目) = 兩個濃度值。此時依序在格位 B8 和格位 B9 裡分別估計和 pH= 7 來開始。在格位 D17:D21 中利用涵蓋有活性係數項之式子 13-39 到式子 13-43 來計算出有效平衡常數值。而在格位 C10:C14 中根據平衡常數表示式來計算出各項濃度值:
在圖 13-6 顯示出，各項濃度值如何隨著 pH 值改變而變化。 在較低 pH 值時，會與 F– 發生反應而產生 HF，因而增加的溶解度。在大多數 pH 值條件下，物種 和 CaOH+ 等兩 都屬於較少量成分，但是在 pH 12.7 以上時， 會成為鈣
可以藉由固定在格位 B5 裡的 μ = 0，並且依序將格位 B9 中 的 pH 值固定在 0 到 14 之間的連續幾個數值，就能從圖 13-5 中 的試算表中建構出圖 13-6。對於每一個固定 pH 值，執行 Solver 函數來計算出，能夠讓格位 J17 裡的質量守恆方程式數值降低到接近零時的格位 B8 裡之 的對應數值。然後試算表會在一個固定 pH 值的條件下，回傳所有物種的濃度值。必須在每一個 pH 值重複這個過程，以獲得在圖 13-6 中的各項數據。請注意! 當固定 pH 值時，就已經增加了新物種，譬如使用緩衝溶液，因此會改變電荷守恆方程式和離子強度值，但不會改變鈣與氟離子相關的質量守恆方程式。因此當固定 pH 值時，會使用質量守恆方程式，而不是電荷守恆方程式。因為離子強度值是受到用來獲得每一個 pH 值的未指定試劑所影響，所以也在產生圖 13-6 過程中將活性係數項予以忽略。
結在如高嶺石與鋁礬土 (AlOOH) 等這類難以溶解的礦物中。來自於人類活動產生的酸雨會將鋁 (以及鉛和汞) 以可溶性形式導入環境中。4 在圖 13-8 顯示出，當低於 pH 5 時， 鋁會從礦物中溶出，而它在湖水裡的濃度值也會因而快速提高。 當濃度值達到 130 μg/L 時，鋁會殺死魚類。在人體中，高濃度值 的鋁與智力衰退、骨頭軟化，與貧血等各種症狀都有關聯。酸液會從礦物中釋放出金屬元素，但是在環境裡的金屬離子濃度值與其可用性都傾向於，由能夠鍵結金屬離子的有機物質來調節之。
此時要考慮的溶解過程，其陰離子是二鹼基型， 而陽離子是弱酸。在這個範例中忽略了活性係數項。而化學反應是
此時接著要處理比例組成表示式。將草酸縮寫為，因 此可以寫出
