把一些水用密封容器裝起來加熱到上萬度(甚至更高)可否溶解很多的溶質?
我是一名初二學生,最近預習化學了解到溫度越高溶解度就越高,那麼如果把水裝到密封容器中加熱至很高的溫度,是不是溶解度也可以變得很大(例如1g水溶解幾百g鹽什麼的)
腦洞不錯,而事實上達不到也不需要上萬度。
當然,首先,看看有沒有上萬度的水——
臣妾做不到啊!
液態水的臨界點在647K。溫度再高,就超過臨界點,氣體和液體之間的區別消失,成了超臨界流體(wikipedia.org 的頁面)了超臨界流體有很多特殊性質,最常用的一種是超臨界流體萃取(Supercritical Fluid Extraction),通常用超臨界二氧化碳(臨界點只有31攝氏度)。很多有機物質在其中溶解度很好,而要提取溶質只需簡單的減壓,溶劑重新變成氣體自己跑掉了。脫咖啡因的茶葉和咖啡啊、天然色素和精油啊,都是這麼搞出來的,真是居家旅行必備良藥。
至於你關心的超臨界水,水的臨界點太高了,所以用水來做萃取的比較少。
但是還是有的啦!比如有些極性的污染物:多環芳烴和衍生物Hawthorne, Steven B., Yu Yang, and David J. Miller. "Extraction of organic pollutants from environmental solids with sub-and supercritical water."Analytical Chemistry 66.18 (1994): 2912-2920.Extraction of Organic Pollutants from Environmental Solids with Sub- and Supercritical Water比如氯化鈉和硫酸鈉,你關心的鹽類Armellini, Fred J., and Jefferson W. Tester. "Solubility of sodium chloride and sulfate in sub-and supercritical water vapor from 450–550 C and 100–250 bar."Fluid Phase Equilibria 84 (1993): 123-142.Solubility of sodium chloride and sulfate in sub- and supercritical water vapor from 450摘要里說
Measured sodium chloride concentrations ranged from 0.9–101 ppm (by weight)
按重量計最高的溶解度是 101 ppm(百萬分之一),也就是 1g 超臨界水的話溶解 0.1 mg 的氯化鈉。而硫酸鈉的溶解度差不多是氯化鈉的1%
哎呀,好像不是很高哎自己的研究是做亞臨界/超臨界水方向的,看到這個題忍不住來說幾句。其實 @Luyao Zou 的回答已經很好了,但在這裡補充幾點:
1. 溶劑的極性大多可以用Dielectric constant來作為一個初部的直觀判斷,越大說明極性越強。從下圖(忘了文章的標題懶得找)紅線可看出溫度越高水的極性是逐漸下降的(20C ~ 80,200C~34.5,500C ~ 2)。題主所說的在高溫下溶解鹽(強電解質,強極性)什麼的就很難了。水的臨界點在647K, 22.06MPa;一般認為超過此點鹽類就析出了(不過降溫以後又重新溶解,除非在超臨界狀態下把它分離)。
(圖片來源 Peterson et al. 2008)2. 常用的商業不鏽鋼(316SS)反應器在密封盛水的狀態下,能承受的溫度差不多也就在600C,5000 psi。因為溫度越高金屬的承壓能力越低。當然可以把管壁做得很厚來承受更強的壓力,但是這些都要特殊訂製的。
如果你說溶解食鹽的話,加熱到801攝氏度食鹽就已經融化為液態了,食鹽已經可以算是溶液而不是溶質了。。。。。
我們假設一個體系「水氯化鈉」 將這個體系與外界封閉 恆壓在常壓下 從0攝氏度開始 變化溫度試試看開始的時候因為加入食鹽 使水的凝固點降低 系統為液態的飽和氯化鈉溶液和未融化的氯化鈉晶體降溫直到氯化鈉溶液也全部凝固 得到是氯化鈉—冰共熔體和氯化鈉晶體升溫 由於溫度升高溶解度變大 氯化鈉更多的溶解 固體變少 繼續升溫 溶液開始氣化 由於濃度變大直到大於溶解度 氯化鈉開始析出 固體變多當水全部氣化後 系統為水蒸氣和氯化鈉晶體繼續升溫 在800攝氏度左右 氯化鈉開始晶體開始熔化變為液態繼續升溫 至一千度以上 氯化鈉開始氣化繼續升溫 氣體開始電離 成為等離子體 這個時候遠未達到上萬攝氏度(太陽表面6000攝氏度)
繼續升溫 到上億攝氏度就可以發生核聚變了 已經不再是能夠討論的範疇了
高溫高壓下,水的性質會變。大氣環境下,本身水是極性分子,所以可以溶解鹽之類的東西,正常條件下,溫度升高可以提高鹽類的溶解度,但依舊無法溶解有機物。密封條件下,瓶子里的水會隨著飽和蒸汽壓那條線向上,直到超臨界狀態(374℃,22MPa),並不斷升溫,但此時壓強變化不會那麼大了。可隨著溫度、外界壓力不斷升高,水的極性等發生變化,有機物溶解性大幅度提高(可以溶解油啊什麼的),對鹽的溶解性反而降低了。如果能解決這個問題,超臨界水工業化的其中一個大障礙就解決了。對了,超臨界下,溶解歸溶解,化學反應也會隨之發生。如果在超臨界條件下溶解有機物後通入氧化物,有的超臨界水氧化甚至能看到火焰。
你要用什麼容器裝
幾萬度。。。它們都成等離子體了~
加熱器是啥,送我一個唄容器是啥,也送我一個唄
這麼好的東西用來燒鹽水太可惜了,。
這個問題我也想過
我懷疑上萬度會不會成為等離子體。
呃並不是溫度越高溶解度越高啊,還有不知道題主的「鹽」是狹義的氯化鈉還是廣義的鹽,藍皮上好像說高氯酸銀室溫溶解度5000+每百克吧。
。。。。。。。。。。。。。。。。。
從前我問過化學老師。。。結果他說早蒸發完了。。。。然後我就哭了。後來物理知道加壓升沸點。我又去問了——老師說能。嗯,就當回答題主問題吧。推薦閱讀:
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