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溶解度:修订间差异

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影響溶解度的因素:​ Fixed typo
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;多為可溶性的鹽類
;多為可溶性的鹽類
*[[碱金属]]及含[[铵]]根(NH<sub>4</sub><sup>+</sup>)的化合物
*[[碱金属]]及含[[铵]]根(NH<sub>4</sub><sup>+</sup>)的化合物
*[[硝酸盐]]<ref name="溶解度法則" />
*[[硝酸盐]]<ref name="溶解度法則" />(部分肼配合物微溶或难溶)
*[[醋酸鹽]](乙酸鹽)<ref name="溶解度法則" />(含[[銀]]離子的微溶)
*[[醋酸鹽]](乙酸鹽)<ref name="溶解度法則" />(含[[銀]]離子的微溶)
*[[氯化物]]、[[溴化物]]及[[碘化物]](含[[银]]离子(Ag<sup>+</sup>)、[[铅]]离子(Pb<sup>2+</sup>)、亚[[铜]]离子(Cu<sup>+</sup>)或[[亞汞]]离子(Hg<sub>2</sub><sup>2+</sup>)的则不溶)<ref name="溶解度法則" />
*[[氯化物]]、[[溴化物]]及[[碘化物]](含[[银]]离子(Ag<sup>+</sup>)、[[铅]]离子(Pb<sup>2+</sup>)、亚[[铜]]离子(Cu<sup>+</sup>)或[[亞汞]]离子(Hg<sub>2</sub><sup>2+</sup>)的则不溶)<ref name="溶解度法則" />

2017年2月4日 (六) 11:12的版本

溶解性溶解度(英語:Solubility)是指定溫、定壓時,每單位飽和溶液中所含溶質的量[1];也就是一种物质能够被溶解的最大程度,通常用體積莫耳濃度質量百分濃度或「每100公克溶液能溶解的溶質重」表示之[2]。溶解度主要取决于溶质溶劑中的溶解平衡常数(溶度積)溫度極性、和压强。相同溶質在不同溶劑下的溶解度不盡相同;相同溶劑在不同溶質下的溶解度不盡相同;即便是相同的溶質和溶液,在不同的環境因素下溶解度也不盡相同。

當溶質分子進入溶液時,因為分子可以自由移動,有些分子會碰撞到未溶解的晶體表面,並被吸引回到晶體表面攜出,即為結晶或沉澱。在分子不斷溶解和結晶的過程中,當溶解速率和結晶速率相等時,稱為溶解平衡。達到溶解平衡的溶液稱為飽和溶液,此時溶質的濃度定義為溶解度[1]。濃度低於溶解度的溶液稱為未飽和溶液;在某些特殊環境下,會產生濃度大於溶解度的溶液,稱為過飽和溶液

如果一种溶质對溶液的溶解度很高,我们就说这种物质是可溶的;如果溶解度不高,称这种物质是微溶的;如果溶解度極低,则称这种物质是不溶难溶的。習慣上,可溶、微溶、難溶這三種狀態分別以體積莫耳濃度做為分野[1]。在中學教育階段,有時將每100mL溶剂溶质的溶解度小于0.01g的物质称为难溶物质,在0.01~1之间的为微溶,1~10为可溶,10以上为易溶[3]

影響溶解度的因素

本性

根據溶液的化學結構和溶解度特性,溶質和溶剂通常分为两大类:极性非极性。極性与物质溶解性的关系可以被概括为「相似相溶」:溶質和溶劑有相似性質時,會有較大的溶解度。極性分子溶於極性分子,非極性分子溶於非極性分子。精確的來說,极性溶剂能够溶解离子化合物以及能离解的共价化合物,而非极性溶剂则只能够溶解非极性的共价化合物。常見的範例包括:

  • 食盐,是一种离子化合物,它能在中溶解,却不能在乙醇中溶解。
  • 油脂,是一種非极性的共价化合物,他不能在中溶解,卻反而在乙醇中溶解[1]
  • 若將不能互溶的水及非极性溶剂放在一起,它们不会形成均一的混合物,反而會分离为两层,或形成看起来像牛奶一样的乳浊液

溫度

根據勒沙特列原理,溶解為吸熱反應時,溶解度隨溫度升高而增加,常見的例子包括:

  • 大部分的鹽類

溶解為放熱反應時,溶解度隨溫度升高而降低,例如:

右圖是一張常見固體鹽類的溶解度與溫度的關係圖,可以見到溶解為放熱反應的硫酸銫斜率為負,溶解為吸熱反應的硝酸鋇斜率為負。實驗上調配飽和溶液時,常常使用此等溶解度-溫度圖來判斷距離飽和點的距離;在關係曲線上方的數據點為過飽和溶液,在關係曲線上的點為飽和溶液,在關係曲線下方的點為未飽和溶液。

關係曲線中途折断的,表示在相应于转折点的温度时,溶液组成发生了变化。例如硫酸钠的溶解度曲线在305.4K有一个转折点,表示在305.4K由脱水转化成[4]

压强

對固體和液體而言,理想溶液下,壓力對溶解度的關係可以用數學式表達為:

其中啞符號表示混和溶劑中的第種溶質,為其莫耳數表示壓力,是其已溶部分的偏莫耳體積,是其未溶部分的偏莫耳體積,理想氣體常數表示一特定溫度[5]。通常,壓力對固體溶質、液體溶質的影響甚小,可以忽略[1]。但是其偶爾具有實際意義。 例如硫酸鈣(溶解度隨著壓力降低)或會引起油田和油井沉澱結垢,久而久之可能導致生產率降低。

對氣體而言,依據亨利定律,壓力對溶解度的關係可以用數學式表達為:

為一不受溫度引響之係數,是該氣體分壓 為該氣體的體積莫耳濃度[6]。亨利定律常見的應用包括:

  • 汽水瓶打開時,會有氣體逸出,乃是因為瓶蓋打開時,壓力降低造成二氧化碳溶解度降低而釋出。

水作為溶劑時的溶解度

分子/原子结合方式 在水中的溶解性 例子
离子 多数可溶 见下文
金属键 不溶 (Fe)
除非它与水反应 (K)
极性共价键 氢键则可溶 葡萄糖(C6H12O6
与水反应,之后溶解 盐酸(HCl)
不溶 乙醚(C2H5OC2H5
非极性共价键 多数不溶 (C6H6
微溶 氧气(O2
共价晶格 不溶 钻石

离子化合物

多為可溶性的鹽類
多為不溶性的鹽類

稀有气体

稀有气体随着原子序数的增大,在水中的溶解度也逐渐增大。如極難溶于水但能很好地溶于水中。

水作為溶劑時的溶解度

分子/原子结合方式 在水中的溶解性 例子
离子 多数可溶 见下文
金属键 不溶 (Fe)
除非它与水反应 (K)
极性共价键 氢键则可溶 葡萄糖(C6H12O6
与水反应,之后溶解 盐酸(HCl)
不溶 乙醚(C2H5OC2H5
非极性共价键 多数不溶 (C6H6
微溶 氧气(O2
共价晶格 不溶 钻石

离子化合物

多為可溶性的鹽類
多為不溶性的鹽類

稀有气体

稀有气体随着原子序数的增大,在水中的溶解度也逐渐增大。如極難溶于水但能很好地溶于水中。

相關條目

參考資料

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 吳, 德鵬; 林, 勝立; 徐, 英珠; 張, 明娟; 陳, 秀真; 曾, 玉亨; 楊, 淑芬. 武陵高中 基礎化學(一).  中華民國桃園市. 2016: 1–27. 
  2. ^ 溶解度-九年级化学教案. 第一范文网 (中文(中国大陆)). 
  3. ^ 《化学》(九年级 下册). 人民教育出版社. P36. 表:溶解度的相对大小
  4. ^ 南京大學大學化學實驗教學組. 溶解度、溶解度与温度的关系. chemlabs.nju.edu.cn. [2017-02-04]. 
  5. ^ E.M. Gutman. Mechanochemistry of Solid Surfaces. World Scientific Publishing Co. 1994. 
  6. ^ G.W. Greenwood. The Solubility of Gas Bubbles. Journal of Materials Science. 1969, 4 (4): 320–322. Bibcode:1969JMatS...4..320G. doi:10.1007/BF00550401. 
  7. ^ 7.00 7.01 7.02 7.03 7.04 7.05 7.06 7.07 7.08 7.09 7.10 7.11 7.12 7.13 7.14 7.15 溶解度法則 (PDF). 國立台灣大學出版中心 (中文(臺灣)).