[Chemistry]溶解度的影響因素


溶解是二種以上物質均勻混合的總稱,根據碰撞理論,兩個粒子互相接觸後就有機會發生反應,這說明:溶解是數種化學作用所建構成的一種特殊現象。有關於溶解的理論、命題應該是僅次於有機反應最大量的。涵蓋熱化學、化學動力學的應用,就算只就高中部份,也常常必須利用其他領域作為背景(所以難是正常的)。


以下是討論溶解現象所要先知道的名詞

1.溶解度

是指在特定環境下,每定量溶劑中所含最大溶質量。單位常為溶質(g)/溶劑(g),單位意義為濃度

2.飽和溶液

達到溶解度的溶液稱飽和溶液,與溶解度互為充要條件

3.未飽和溶液與過飽和溶液

濃度低於飽和溶液的為未飽和溶液,濃度高於飽和溶液的為過飽和溶液


以上三項定義就像幾何學的公設,關於溶解現象的討論需要建立在關於濃度的分類


影響溶解度的條件


1.物理條件:溫度、壓力(氣體而言),為所謂環境的部份

2.化學條件:溶劑、其他溶質的種類和濃度,某些特定離子的濃度可視為環境的一部分,

如:氫離子濃度高是為酸性環境


水溶液中的平衡

就水溶液而言,其化學方程式可寫成如下形式

C(s)+H2O+△HC(aq)

藉由方程式,我們就能將溶解度變化轉成反應趨勢,也就是勒沙特烈原理的運用

影響溶解度的所有條件都能分配至方程式的兩邊,方程式兩邊的項也能代表特定的條件

兩者是互為充要條件的。利用方程式可以預測環境變化對溶解度的影響。


溶解度的大小

溶質在溶劑中的溶解度大小可以分成下到二項來討論

1.分子化合物:由極性決定,測量單位為偶極距(μ)

2.離子化合物:由離子電荷密度堆積方式決定。

此文以討論離子化合物的溶解現象為主,也就是所謂的沉澱表
了解離子化合物的形成對記憶是有幫助的

(1)電荷密度

影響離子化合物溶解度最主要的因素,在物理學上,單一電荷可視為質點,應用庫倫靜電力公式求岀靜電力的大小,但在化學中,同樣價數的離子,其化合物卻有「皆可溶」及「大部分不溶」的差異,主要就是取決於離子的電荷密度,當其中一種離子電荷密度小到一定程度時,則形成的化合物大部分可溶,如銨根、1A族,硝酸根等,並其鹽類通常吸熱,其他如碳酸根、氫氧化物則因電荷密度較高,所以多半不溶。

(2)離子相對大小

離子的相對大小會影響到堆積的容易度,當兩個離子大小相差愈大時,會因配位數的減少而造成在表面的離子容易被拉出,試想當你同時被三個人拉住和被六個人拉住,被三個人拉住一定比較好掙脫吧(我是都沒辦法(弱)),巨觀效應就是容易溶解。例如2A族的氫氧化物及硫酸鹽就是很好的例子。在氫氧化物中,從氫氧化鎂(不溶)依次增大至氫氧化鋇(可溶),但在硫酸鹽則從硫酸鎂(俗名瀉鹽,可溶)依次減少。根據資料,硫酸根的實驗半徑足足為氫氧根的兩倍,可說明較大的兩離子組合及較小的組合溶解度皆低的情況。

(3)特殊離子的化合物

兩性金屬

「金屬氧化物溶於水形成鹼,非金屬則形成酸」是化學反應的大原則,判斷某些不溶的氧化物,我們會以酸鹼中和的技巧來判定,如氧化鐵不溶於水和鹼卻可溶於酸,我們就稱鐵為鹼性元素,但有些特別的元素,在強酸和極強鹼皆可溶,被稱為兩性元素;由於所有兩性元素皆為金屬,又稱為兩性金屬。在強鹼中形成帶負電的多羥(氫氧基)離子,多集中於3A,4A族

所有兩性金屬皆有以下特性

1.高電荷密度(小半徑多電荷)
2.俱穩定電子組態的多羥離子(鈍氣組態)

請對照週期表

錯合離子

有些金屬離子對於負電性元素(N、O、Cl)有強烈吸引力,會與氨、水、氯離子產生配位共價鍵,形成錯合物錯離子,之所以被討論是因附著在金屬離子上的小分子(稱作配基)與水容易形成氫鍵而大幅提高溶解度,尤其能使多種金屬離子溶解在強鹼性環境中以提高某些鹼性環境反應的效率(如銀鏡反應)

能形成錯離子的金屬多有以下特性

1.具有位於價殼層的d軌域(過渡金屬)
2.俱穩定電子組態的錯離子(鈍氣組態or半滿)


因為時間倉卒,未能列岀參考來源與實例。
特附以下網址提供查詢

溶解性全表(維基百科):



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