《物質的溶解性》物質的溶解PPT課件2
同一物質在不同溶劑中溶解度大不相同
食鹽溶于水，但幾乎不溶于苯；
乙醚易溶于苯而微溶于水；
生活中衣服上的油跡易溶于汽油而不溶于水；
AgCl不溶于水，而AgNO3易溶于水；
相似相溶規律
結構相似的化合物容易互溶；結構相差很大的化合物不易互溶。
問題：
辛醇，高級脂肪酸均是極性分子，為什么不溶于水？
碳酸鈣、硫酸鋇均是離子型化合物，為什么不溶于水？
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一、從物質結構角度闡明溶解性規律
1.溶解是物理化學過程
氫氧化鈉和硝酸鈉溶解時發生熱量變化
氫氧化鈉溶液溫度升高
硝酸鈉溶液溫度降低
形成溶液后，體積減??；
形成溶液后，體積增大。
發生顏色變化：無水硫酸銅溶于水中，得到藍色溶液。
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2.影響溶解性的因素
混亂度增加
自然界中，在不需要外界提供顯著能量的情況下，體系總是傾向于增加混亂度。
例子：O2、NO2混合
能量效應
微粒間作用力總是傾向于變成大的。
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二、結構單元是分子時溶質的溶解性（只考慮溶劑是液體的情況）
液－液相溶
固－液相溶
氣－液相溶
(1) 液—液相溶
a、戊烷、己烷以任意比互溶
分析：分子結構相似，分子間作用力相近，就容易互溶。
溶解動力——混亂度增加
問題：苯和乙醚能夠互溶嗎？
苯是非極性分子，乙醚是弱極性分子，分子間作用力均以色散力為主，結果是完全互溶。
b、乙醇—H2O完全互溶
分析：溶解時環境變化不大，溶解動力—混亂度增加
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一些低分子量的含氧有機物能溶于水，在于其分子結構存在下列特點：
一般都是極性分子，靜電力在分子中占有的比重較大；
在液態時，分子間也可能形成氫鍵。
甲醇、乙醇
低分子量的醛、酮，如丙酮是極性分子，分子間無氫鍵，但與水分子間可形成氫鍵?；旧喜粶p少單位體積液體中分子間的氫鍵數，又使丙酮和水分子的無序程度增加，能量降低，易溶于水。（乙醚）
辛醇（極性分子，有氫鍵）與水？
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總結：液－液相溶的三種情況
兩種液體可以任何比例無限止地互溶，即完全互溶。
乙醇與水；甘油與水；苯與乙醚；四氯化碳與氯仿
在一定溫度下，相互之間有一定的溶解度
乙醚一滴一滴地加入水中，或將水一滴一滴地加入乙醚中，起初都成均勻溶液。但繼續加入，溶液就分兩層，上層是水在乙醚中所形成的飽和溶液（約含3％的水），下層是乙醚在水中的飽和溶液（約含7％的乙醚）。
兩種液體幾乎完全不溶
石油與水；汞與水
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規律1、在同一溶劑中一般是沸點高的氣體易溶解
原因：氧分子所含的電子數較氮分子多，電子云受到兩核的吸引力較小，所以氧分子的極化率比氮分子大，與水分子作用時的色散力、誘導力均較氮分子強，故在水中的溶解度比氮分子大。
規律2、非極性氣體一般易溶于非極性溶劑，極性氣體一般易溶于極性溶劑
1體積苯（非極性溶劑）可溶解3.5體積氫，只能溶解0.02體積氨！
規律3、從化學性質考慮，凡能與水發生化學反應的氣體或溶于水易電離的那些氣體在水中溶解度都較大，因為這些氣體在水中不僅僅是溶解。
如：20℃時HCl和NH3在水中的溶解度都非常大。
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三、無機鹽在水中的溶解性
固體內部——離子間作用力 強 難溶
水合離子——離子—偶極水分子作用力 強 易溶
影響晶格能和水合能的因素
①離子半徑
陰陽離子以一大一小結合，則有利于水合能，不利于晶格能，這樣的鹽類易溶。
例如堿金屬鹵化物中Li+很小，它與大的陰離子Cl-、Br-、I-等生成的鹽易溶于水
F-、CH3COO-較小，他們與大的陽離子Na+、K+、Rb+、Cs+生成的鹽就較易溶于水
②離子電荷
電荷越高，一般晶格能增長顯得更突出，將不利于鹽類的溶解。
Na+、K+、NH4+、NO3-、Cl-、Ac-的鹽類大多易溶
CO32-、PO43-、S2-等鹽大多難溶
③陰陽離子堆積方式
r-/r+=1.4左右時，晶體間陰陽離子吸引力較大。在這種比值時，陰、陽離子分別被6—8個異號離子包圍，陰陽離子接觸較好，能得到較大晶格能，這時能使晶格能發揮較大優勢，阻止鹽類溶解。
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常見鹽類的溶解性規律：
1、所有堿金屬鹽（包括銨鹽）及其氫氧化物均可溶于水；
2、所有硝酸鹽、醋酸鹽都可溶于水；
3、硫酸鹽大多能溶，只有BaSO4、PbSO4難溶，CaSO4、Ag2SO4、Hg2SO4微溶；
4、氯化物大多能溶，只有AgCl、Hg2Cl2難溶，PbCl2微溶；
5、硫化物、碳酸鹽、磷酸鹽、亞硫酸鹽及硅酸鹽，除鉀、鈉、銨鹽外，通常都是難溶于水的；
6、堿類中，氨、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋇能溶，氫氧化鈣微溶，其它難溶。
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氫氧化鈣的溶解度隨溫度升高而降低：
氫氧化鈣有兩種水合物：Ca(OH)2·2H2O和Ca(OH)2·1/2 H2O。
這兩種水合物的溶解度都較大，無水氫氧化鈣的溶解度很小。
隨著溫度升高，結晶水合物逐漸轉變為無水氫氧化鈣。
五、其它因素的影響－電解質存在
鹽效應：PbSO4溶液中加入NaNO3，使PbSO4溶解度增大。
同離子效應：飽和KClO4中加入KCl或飽和KClO4中加入NaClO4，使KClO4溶解度下降。
鹽效應對非電解質在水中溶解度的影響
鹽析：若把某種鹽加入非電解質飽和溶液中，溶解度下降，有非電解質析出；
鹽溶：若溶解度增加。
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六、溶解度參數
溶解時分子間作用力的情況
F11——溶質分子間作用力，F22——溶劑分子間作用力，
F12——溶質—溶劑分子間作用力
1、若F11=F22，則F11=F22=F12，易溶；
2、若F11>>F22或F22>>F11，要足夠的能量才能打開溶質或溶劑分子間力，以重新形成溶質—溶劑分子間力，才能發生溶解。
對溶質、溶劑分子間力的描述——溶解度參數δ
液體溶劑，可用摩爾蒸發能來衡量其內部作用力大小，ΔE——內聚能密度，V——摩爾體積，δ（溶解度參數）——溶解度參數是分子間力的一種量度，對高聚物，δ與鏈段結構有關，因為在高聚物溶解時是鏈段作為體積對等單位與溶劑分子互換位置的。
例：雙酚A環氧樹脂
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1、溶解度參數的測定
原理：溶解度參數是分子間力的一種量度，反映分子間力的各種物理常數均應與δ有關；理論上，可將分子間力看作是組成物質分子的化學基團及原子相互作用的反映，找出反映這種相互作用的各基團及原子的引力常數，它們具有加和性，從而定量算出δ值；實驗上，根據已知溶解度參數的物質和某物質之間的相溶性，從實驗上測定之。
由物理常數蒸發熱求δ，δ與蒸發熱的關系如下：ΔE0
kcal/molΔ E—摩爾蒸發能，V—摩爾體積，
ΔH—摩爾蒸發潛熱（cal/mol），
—密度（g/mol），M—摩爾分子量，
R—氣體常數（1.986），T—絕對溫度。
2、根據溶解度參數判斷高聚物可溶性
溶質、溶劑的δ值相近，δ1與δ2的差值小于1.3—1.8時，就可互相溶解。
例1：聚氨酯樹脂δ—10.3，若選用二甲苯8.8或γ—丁內酮12.6，與10.3有一定差值，可選用混合溶劑：δ混=0.338.8+0.67×12.6=10.6，33%的二甲苯和67%的γ—丁內酮形成的混合溶劑。
例2：聚四氟乙烯δ=5.8—6.4，很難找到合適溶劑。
例3：聚氯乙烯δ=9.7，聚碳酸酯δ=9.5，可選：二氯甲烷δ—9.7、CHCl3δ—9.3、環己酮δ—9.9、四氫呋喃δ—9.1，實際情況：聚氯乙烯用環己酮或四氫呋喃作溶劑，聚碳酸酯用氯仿或二氯甲烷作溶劑，考慮溶劑化原則，
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溶解度參數的一些應用舉例
1、溶劑的配方設計
δ混=Φ1δ1+Φ2δ2+Φ3δ3+…+Φnδn=
Φ—各組分的體積分數，δ—各組分的溶度參數
溶度參數相近原則
配制涂料溶劑時的三原則 極性相似原則
溶劑化原則
2、設計耐腐蝕聚合物 Δδ=|δ1-δ2|
Δδ<1.7 不耐腐蝕
耐腐蝕性能 Δδ>2.5 耐腐蝕
Δδ=1.7—2.5 有條件的耐或不耐
利用溶度參數的差值Δδ設計耐腐蝕的聚合物涂料。
根據化學基團和原子的引力常數值，調整聚合物的組成，——通過單體配料比的改變，而獲得具有指定溶解度參數的聚合物。
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