物質溶解度差異從微觀上如何解釋?

換而言之,物質溶解的本質究竟是什麼


溶解的本質是溶劑化(溶劑分子與微觀粒子結合)放出的能量克服微觀粒子之間相互作用過程。


Solvation, also sometimes called dissolution, is the process of attraction and association of molecules of a solvent with molecules or ions of a solute. As ions dissolve in a solvent they spread out and become surrounded by solvent molecules. Solvation is the process of surrounding solute with solvent. It involves evening out a concentration gradient and evenly distributing the solute within the solvent.

-wikipedia

The solubility is dependent on the nature of dispersion because of different extents of interaction force between solute and solvent molecules. Molecular interactions usually include van der waal forces, dipole-dipole interaction and hydrogen bonds. For ex. , ethanol is highly soluble in water due to strong O-H-O hydrogen bond, while benzene is hardly soluble in water.

-personal opinion


大一學生前來答題。本人高分子專業,正在學習無機與分析化學,教材是南京大學的《無機及分析化學》(雖然是北京某高校,也許是高分子對無機化學要求不高?)。

在教材的219~220頁,介紹了s區元素的鹽類的溶解性,課本提出了如下一個規律:小陽離子與小陰離子或大陰離子和大陽離子形成的化合物溶解度小,而小陽離子與大陰離子或大陽離子與小陰離子形成的化合物溶解度大如何解釋這個問題?

事實上,溶解過程可看作由晶格拆散和離子水合兩過程組成。溶解過程中的吉布斯自由能決定了物質溶解的難易,而溶解過程中的吉布斯自由能由dH與TdS決定。一般情況下,溶解過程中的TdS值不是很大,所以溶解過程中的吉布斯自由能主要由dH決定。

接下來研究溶解過程中的焓變。主要有1、晶格拆散的吸熱過程dH1 2、離子水合的放熱過程dH2,顯然dH1越小,dH2越大均有利於物質的溶解。那麼,我們可不可以這樣想,只要知道如何判定dH1、dH2間的差值,我們就可以判斷物質的溶解度呢?

以我現有的知識水平,我只能給出大致的判斷方法。首先,我們要明確,晶格能是與正負離子半徑之和成反比的,而水合能則是與陽離子的半徑和陰離子的半徑分別成反比的,也就是1/(X+Y)與1、X+1/Y的區別,那麼,我們就可以通過離子半徑來大致判斷溶解過程的吉布斯自由能,進而判斷物質的溶解度。(當然,晶格能和水合能也與離子電荷有關,不過我所談的問題是局限於s區元素的,所以不考慮)

最後,回到問題,考慮r+&>&>r-或r-&>&>r+,用數學知識簡單分析一下就能解釋上面規律了。

這是對一個溶解度規律的分析,涉及到了淺顯的熱力學原理,希望能對題主有所幫助。


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