物质在水中的溶解度
物质极性越大,溶解度越高吗,和键能有没有关系。
相似相溶原理
例如,水分子间有较强的氢键,水分子既可以为生成氢键提供氢原子,又因其中氧原子上有孤对电子能接受其它分子提供的氢原子,氢键是水分子间的主要结合力。所以,凡能为生成氢键提供氢或接受氢的溶质分子,均和水"结构相似"。
如ROH(醇)、RCOOH(羧酸)、RC=O(酮)、RCONH(酰胺)等,均可通过氢键与水结合,在水中有相当的溶解度。当然上述物质中R基团的结构与大小对在水中溶解度也有影响。如醇:R-OH,随R基团的增大,分子中非极性的部分增大,这样与水(极性分子)结构差异增大,所以在水中的溶解度也逐渐下降。
对于结构相似的一类气体,沸点愈高,它的分子间力愈大,就愈接近于液体,因此在液体中的溶解度也愈大。如O2的沸点(90K)高于H2的沸点(20 K),所以O2在水中的溶解度大于H2的溶解度。
对于结构相似的一类固体溶质,其熔点愈低,则其分子间作用力愈小,也就愈接近于液体,因此在液体中的溶解度也愈大。
关于相似相溶原理具体可以这样理解:
1。极性溶剂(如水)易溶解极性物质(离子晶体、分子晶体中的极性物质如强酸等);
2。非极性溶剂(如苯、汽油、四氯化碳等)能溶解非极性物质(大多数有机物、Br2、I2等)
3。
含有相同官能团的物质互溶,如水中含羟基(-OH)能溶解含有羟基的醇、酚、羧酸。
4、一般情况,可简记极性相似,便可相溶。
此原理只能做一般推论,不能做定性的推导理由。
相溶原理
溶液中溶质微粒和溶剂微粒的相互作用导致溶解。
若溶质、溶剂都是非极性分子,如I2和CCl4,白磷和CS2,相互作用以色散力为主;若一种为极性分子,另一种为非极性分子,如I2和C2H5OH,相互作用是分子间作用力;在强极性分子间以取向力为主;若一种溶剂微粒是离子,在水中形成水合离子,在液氨中则形成氨合离子,其他溶剂中就是溶剂合离子。
简单地讲,若溶质微粒和溶剂微粒间相互作用和原先溶质微粒间、溶剂微粒间作用相近,则溶解的就会较多。这应当是相似相溶规律的基础,但是上述规律并不方便判断。于是人们总结出一个简易判断的规律:
相似相溶规律通常的说法是"极性相似的两者互溶度大"。
例如,非极性、弱极性溶质易溶于非极性、弱极性溶剂,如I2(非极性)分别在H2O(强极性)、C2H5OH(弱极性)、CCl4(非极性)中的溶解度(g/100g溶剂)依次为0。030(25℃)、20。5(15℃)、2。91(25℃)。又如O2(非极性)在1mLH2O、乙醚(弱极性)、CCl4中溶解的体积(已换算至标准状况下体积)依次为:0。
0308mL(20℃)、0。455mL(25℃)、0。302mL(25℃);白磷P4(非极性)能溶于CS2(非极性),但红磷(巨型结构)却不溶。
大家可能已经看出:相似相溶规律是定性规律,通常仅能给出难溶、微溶、可溶的判断,如O2、I2易溶于弱极性、非极性溶剂,但不能认为非极性的O2、I2在CCl4(非极性)中最易溶!!
再举一个例子:蒽和菲分子式相同,但前者为三个苯环"直"并,无极性,而后者为三个苯环"弯"并,稍有极性。
现分别溶于苯中,若完全按照"相似相溶规律"判断的话,似乎蒽在苯中的溶解要多些,实测结果:蒽在苯中溶解度(0。63%),菲在苯中溶解度(18。6%)。如何理解呢?(是不是觉得很高深很玄妙?)恩,请看更高更妙的解释--蒽,正因为是"直"的,所以分子间结合得紧,不容易分开,表现还有蒽的沸点较菲高,其摩尔体积小于菲的……
其实,相似相溶规律还有一种表述:"结构相似者可能互溶",HOH、CH3OH、C2H5OH、n-C3H7OH分子中都含-OH,且-OH所占"份额"较大,所以3种醇均可与水互溶,n-C4H9OH中虽含-OH,因其"份额"小,水溶性有限。
可以料想,碳数增多,一元醇的水溶度将进一步下降。丙三醇(甘油)中含有-OH且"份额"较大,与水互溶。C6H12O6(葡萄糖)中含5个-OH,因分子比H2O大了许多,只是易溶于水。高分子淀粉(C6H10O5)n的"分子"更大,只能部分溶解于水;而纤维素更大更高更妙,干脆难溶于水了。
甲苯稍有极性,却与非极性的苯混溶;萘能溶于苯和甲苯……
含有相同官能团,且分子大小相近,则它们的极性相近,例如CH3OH、C3H7OH偶极矩分别1。69D和1。70D,所以,结构相似有时也反映在极性上,但极性相似却不一定是结构相似的反映!!!如硝基苯C6H5NO2、苯酚C6H5OH的偶极矩分别为1。
51D和1。70D,极性算是相近,但两者的20℃水溶度分别0。19%、8。2%。又如C3H7Br(1。8D)、C3H7I(1。6D)、C3H7OH(1。7D),极性相近,但20℃水溶度分别0。24%、0。11%、无穷。
可见,结构相似对溶解度的影响强于极性相似!!
顺便说一个金属互溶的问题:
(1)两种金属A、B晶体结构类型相同,原子半径差值小(一般15%时,金属间部分溶解,如Mg在Cu或Ag中部分溶;
(3)价相同,金属间互溶度大,钾钠合金互溶为导热系统,伍德合金(Sn Pb)互溶制保险丝;
(4)电负性相近,金属间互溶度大。
Cr、Mo、W在Na、K中难溶在Cu、Ag中较"易"溶
金属互溶的问题是不是也可以看做是一种"相似相溶"呢,但这时,相似的不是极性,而主要是结构方面。
相似相溶规律应当从也需要从结构角度解释。
虽然热力学可以说明一些问题,但是主要是将现象赋予数学化和理论化,若继续追问起来为什么,如"为什么KNO3溶解焓是负值?而KOH的溶解焓为正值(吸热)?""为什么溶解熵效应是这样如此这般的?"……恐怕还是要求助于结构理论,上溯到更为深刻的道理上来。
物质在水中的溶解度是与物质本身的极性有关的,比如盐类物质,但如果键能过大会导致不易形成离子状态溶解度也会变小
你好,要考虑到相似相溶的原理。
极性相似相溶原则
极性小的物质易溶解于极性小的溶剂中极性大的物质易溶解于极性大的溶剂中
。
排列相似
这个得根据相似相容原理进行判断
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