上次说到，intermolecular forces and properties在AP考试里以18%-22%的考察比例一骑绝尘，（ap化学知识点总结：intermolecular forces and properties单元干货）这次的分享就将继续上次的分享，侧重于solutions里的intermolecular forces和一些相关的性质和分析。

#01  Intermolecular forces in solutions

提到“solutions”，我们一般会想到将某一个通常为固体的溶质（e.g. NaCl）放入一个通常为液体的溶剂（e.g. H2O）后得到的那一杯溶液。但这里的solutions不止于此。它是一个更宽泛的概念，又叫“homogeneous mixtures”，只要某一个物质里的组成部分在其中能均匀地分布就可以，不局限于固体／液体／气体中的任何一种（例子包括盐水，咖啡，空气，圆号等等）。 如果这不太好理解，与其相对的概念是“mixture，”也就是混合物。 要说如何判断一个物体是homogeneous mixture还是mixture的话，大概就是馒头和包子的区别——homogeneous mixture是馒头，从哪里掰下来都是一块馒头；但对于作为mixture的包子来说，你掰的位置会决定你将得到的是肉还是面皮。 AP可能会在选择题里简短考察这个知识点，给你几个物质让你选哪个是solution。所以不要被看似是液体但不均匀的东西迷惑！ Molarity是一种计算solution 浓度的方式，公式如下：

M= nsolute／Lsolution

单位是M（mol／L）

这在选择题和FRQ里都常考，但内容基本只是套公式算，是比较好拿分的。不确定怎么用这个式子的同学可以参考下面的例题。 

【AP例题】（题目出处：Barker, Peterson’s Master AP Chemistry）

【答案解析】答案为选项C。

根据题干给的信息，4 molar (4M) solution of KBr →4 mol/L KBr →每升KBr solution有4mol KBr 因此每升KBr溶液中KBr的质量：119.0g/mol * 4mol = 476g而我们有100.0 mL KBr溶液，因此KBr含量为：476g * 0.1 L／1L= 47.6g 那么问题来了，什么性质决定一个物质的solubility（溶解度）呢？

大概是这么几个因素决定：

Polarity :

Polar的溶质在polar的溶剂中更容易溶解，nonpolar的溶质在nonpolar的溶剂中更容易溶解。

我们可以回想到上一篇分享中提到的几种intermolecular bonds来解释这个理由：polar molecules 之间有dipole- dipole (根据情况也可能有hydrogen bonding)，也有london dispersion；nonpolar molecules 直接则只有london dispersion。

也就是说，当我们把nonpolar的溶质扔进polar 的溶剂，相比下来polar的分子互相之间的力太强，只愿意和自己人玩，导致nonpolar的溶质根本无法快乐融入。

Pressure:

溶解度随pressure的增强而增高。这只针对气体。

Temperature:

对于固体或者液体，溶解度随温度增高而增高。对于气体则是溶解度随温度增高而降低。 AP可能会考察的方式是在选项中提供一些溶质，告诉你溶剂是什么（大多时候会是水），让大家选择哪一个溶解度最高或最低。给大家一个小抄，不过练习题做多以后大家就会熟练了，尤其很多离子（Ag+，Hg22+等）都是经常出现的。
 

图1. 化合物在水的溶解度 

选择题中出现这些知识点的可能性更大。College Board官方不会在网上公开选择题，但下面这些例题基本就是AP选择题的出题方式。 

【AP例题】

【答案解析】

从题干中可以得出，我们需要回答的问题是highest level of dissolved CO2 ，并且这里的CO2为气体。那么我们就要去找，对于气体，分别在pressure和temperature的什么情况下它的solubility最高：Pressure越高，气体solubility越高，一下我们就把范围缩到了A和B；温度越高，气体solubility越低，因此比较下来答案是B。 

【AP例题】

【答案解析】

阅读题干后我可以得出，我们要找的是the pair of liquids that forms the most ideal solution  –>  the most homogeneous –> the most soluble。 也就是说，这里是考察它们哪两个互相结合到一起会有更高的polarity，互相会有更多的intermolecular interaction。那么自然是nonpolar + nonpolar 或是polar + polar的选择会最理想。 可能也会有同学会问，E为什么不可以？的确，E的两个液体都是polar，也是soluble的，只是D选项里的两个化学结构更像，我们只能选择一个最符合题干要求的。 

#02 Spectroscopy and Electromagnetic Spectrum

Spectroscopy 是我曾经在有机化学课上的老朋友了，当你手上有一瓶未知的化学溶液，把它放进spectroscope，可以分析出溶液里每种液体（假设这是个mixture）化学分子的结构以及它们的浓度，由此推测出这瓶未知溶液的真实面目。 AP不会考察如何具体分析spectroscopy。我们只需要了解这么几点：

1) photoelectric effect （光电效应）

当有photons（图中红色箭头）打到我们所测的物质，这个物质的原子将会吸收这个光子所带来的能量， 并反射出光电子（图中标记了负号的为电子，蓝色箭头表示它们被释放）。

吸收了能量的原子会到达一个excited state，但由于energy level之间需要的值有所不同（不记得这一段的同学可以回忆一下ground state/ excited state那一段的知识点），因此不同的原子或分子接受到能量后vibrate的频率会是不一样的。

图2. Photoelectric Effect

而能量又与wavelength／frequency有直接关系。下面的公式是AP会考察的：

E = ℎν

E代表能量(单位：J)；h是一个常数：6.626 * 10 -34 J/s；v则是frequency(单位：s-1)。

c = λν

c代表光速(单位：m/s)；λ代表wavelength(单位：m，nm等)；v仍然是frequency(单位：s-1)。

2) Spectroscopy的原理

利用photoelectric effect, spectroscope会放出一束光线（wavelength已知）。这些photons的能量被我们想要测出的溶液里的原子吸收（absorbance）。

Spectroscope中会有负责探测和计算这些分子vibrate的频率，以及它们吸收的能量（absorbance），生成光谱。化学家们可以根据光谱推测被测分子的结构和个数。 3) Electromagnetic Spectrum

在下面的spectrum里，我们只需要知道每一个类别(gamma rays/X rays/UV/Visible Light/IR/Radio Wave)分别对应的wavelength范围就可以。注意图中其他的单位都是m，但visible light 的是nm。

图3. Electromagnetic Spectrum 

还有要提醒的是：如果这个物质吸收光束wavelength 为700 nm， 那它会反射出的并不会是图上对应的红色。红色全部被吸收了，它会反射绿色的光。

另外，radio waves 和 IR（Infrared Radiation）和这个分子vibrate的速度有关，而visible light和UV则是更和这个分子吸收的能量值有关。

4) Beer-Lambert Law

这也是一个计算溶液吸收光能量值的公式：

A = Elc

A代表Absorbance （没有单位）；E被称为molar attenuation coefficient(单位：m2/mol或者 L／mol·cm) ，意思是在特定的wavelength下，1 mol某物质可以吸收多少光）；l是optical path length（光程，光通过的几何路径长度）（单位：cm）；c则是溶液的浓度（单位：mol／L）。 

总  结

这一次我们复习了AP化学考纲第三单元的下半部分， 主要集中在solutions的溶解度相关的性质和分析。

真正考察的时候计算部分会稍微多一些，尤其是molarity等（考虑到之前讲mole的时候做过相关例题，这次我没有再放新的）比较基础的问题会在选择题和FRQ里反复出现，没有把握的同学需要重点复习喔！

我们下期再见！迫不及待想要获取更多AP化学考点？扫码私聊小助手，讲明需求，免费领取相关资料！