當量
美國的血液檢驗報告上寫「K 4.2 mEq/L」,歐洲的寫「K 4.2 mmol/L」。數字相同,因為鉀只帶一個電荷。對鈣則相差一倍:2.5 mmol/L 就是 5 mEq/L。當量數的不是粒子本身,而是它們的作用:能替代多少個氫離子,或者帶多少個電荷。
化學家使用當量遠早於莫耳。酸和鹼按一種能中和另一種多少來比較,溶液的當量濃度由此而來:1 N = 1 Eq/L。IUPAC 早已不推薦這種寫法。但當量留在了醫學、水處理和土壤學中。
| 記號 | Eq · 實際中 mEq/L |
| 定義 | 1 Eq = 1 mol / z——與 1 mol H⁺ 反應或攜帶 1 mol 電荷的物質的量 |
| 參考值 | 1 mEq Ca²⁺ = 0.5 mmol = 20.04 mg · 1 mEq Na⁺ = 22.99 mg · 1 Eq 攜帶 96 485 C |
| 引入 | 當量——里希特,1792 · 當量濃度溶液——19 世紀 · 不屬於國際單位制 |
| 標準 | ISO 80000-9 · IUPAC Green Book · ISO 6059 · ISO 11260 |
| 典型值 | 140 mEq/L——血漿中的 Na⁺ · 5 mEq/L——Ca²⁺ · 546 mEq/L——海水中的 Cl⁻ |
01 · 定義
除以電荷的莫耳
一莫耳鹽酸給出一莫耳氫離子。一莫耳硫酸給出兩莫耳。要中和它們,需要的鹼量不同。當量預先把它們拉平:1 mol HCl 是 1 Eq,1 mol H₂SO₄ 是 2 Eq。
離子也是如此。z 是離子的電荷,或反應中的氫離子數。當量的量等於物質的量乘以 z。溶液中陽離子的當量總和永遠等於陰離子的當量總和:溶液呈電中性。右邊的血液離子圖就建立在這一點上。
血液中的正負電荷相互平衡
左柱是血漿中的陽離子,右柱是陰離子;每個方塊的高度就是它的濃度。青色方塊是正離子,紫色是負離子。品紅色方塊是實驗室不測的陰離子:蛋白質、磷酸鹽、有機酸。它的高度等於陰離子間隙。用 mEq/L 時,兩根柱子總是一樣高。切換到 mmol/L,鈣和鎂就矮了一半,平衡消失。
一個分子能給出多少氫
每個格子裡是一個結構式。紫色標出的是酸交給鹼的氫原子,它們的數目就是 z。粉色標出的是氧。式子下方寫著一莫耳中有多少當量。檸檬酸有八個氫原子,卻只給出三個——羧基 COOH 上的那三個。
一毫莫耳,當量數各不相同
燒瓶裡有 25 mL 水和正好 1 mmol 酸,滴定管裡是 0.100 mol/L 的 NaOH 鹼液。打開活塞:液滴落進燒瓶,攪拌子攪匀,電極測 pH。青色表示鹼以及與鹼有關的一切:滴定管液面、加入的當量。紫色是酸和它的氫離子。品紅是指示劑和當量點。右邊的螢幕記錄滴定曲線,虛線位於每莫耳酸恰好加入 1、2、3 當量鹼的地方。螢幕下有兩條:燒瓶裡還有多少當量的酸,已經加了多少鹼。時間是真實的。20 s 不操作,實驗會自動開始。
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02 · 換算
| {n} | {v} | {note} |
對一價離子——Na⁺、K⁺、Cl⁻、HCO₃⁻——mEq/L 與 mmol/L 相同。二價離子的 mEq/L 是兩倍,三價是三倍。所以檢驗報告從 mEq 換成 mmol 時,只有鈣、鎂、磷酸鹽的數字會變。
水的硬度也按當量計。德國度 °dH 是每公升 10 mg CaO,法國度 °fH 是每公升 10 mg CaCO₃。兩者都經 mEq 換算:1 mEq/L = 2.8 °dH = 5.0 °fH = 50 mg/L CaCO₃。
03 · 數量級
04 · 測量儀器
05 · 書寫規則
06 · 相鄰單位
07 · 歷史部分
當量不屬於國際單位制,過去也從未屬於。IUPAC 建議只用莫耳,並注明數的是什麼:n(½Ca²⁺) = 2 mmol 與 2 mEq 鈣意思相同。寫法長一些,但不需要單獨的單位,粒子也一目了然。
當量最大的隱患是:同一種物質可以有不同的當量數。磷酸用酚酞時給出兩個氫離子,用甲基橙時只給一個。所以溶液標簽上在當量濃度旁邊,總要寫明它是按哪個反應算的。
一滴酸改變果汁的顏色,鹽為火焰染色,水被輕敲一下就結冰。下面是 Simetrium 的全部頁面,按學科和字母順序排列。
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