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📜  溶解度——定义、类型、影响因素、示例

📅  最后修改于: 2022-05-13 01:57:10.166000             🧑  作者: Mango

溶解度——定义、类型、影响因素、示例

在溶剂中，溶液是一种或多种溶质的均匀混合物。解决方案的一个常见示例是在一杯茶或咖啡中添加方糖。溶解度是允许糖分子溶解的性质。因此，溶解度可以定义为材料（溶质）在特定溶剂中溶解的能力。

溶解度

溶解度是指在给定温度下可以溶解在已知量溶剂中的最大溶质量。

在溶剂中，溶液是一种或多种溶质的均匀混合物。解决方案的一个常见示例是在一杯茶或咖啡中添加方糖。溶解度是允许糖分子溶解的性质。因此，溶解度可以定义为材料（溶质）在特定溶剂中溶解的能力。溶解在溶剂中的任何物质，无论是固体、液体还是气体，都称为溶质。

溶解度积

短语“溶解度产物”是指仅微溶的盐。它是分子解离产生的离子摩尔浓度的最大乘积（提高到适当的功率）。

溶解度积在给定温度下保持恒定。溶度积值越低，溶解度越低，溶度积值越高，溶解度越大。影响溶解度的元素因溶质的状况而异：

  1. 液体在液体中的溶解度
  2. 固体在液体中的溶解度
  3. 气体在液体中的溶解度
  • 液体在液体中的溶解度

水被称为通用溶剂，因为它几乎溶解所有溶质，除了少数。物质的溶解度会受到多种情况的影响。

溶解度是指在溶质和溶剂分子之间形成新的键。溶解度是在特定温度下溶解在已知浓度溶剂中的最高溶质浓度。根据溶质在溶剂中的溶解浓度，溶质可分为高溶性、微溶性或不溶性。如果浓度为 0.1 g 或更多的溶质可以溶解在 100 ml 溶剂中，则说明它是可溶的。当小于0.1g的浓度溶解在溶剂中时，它被认为是微溶的。因此，溶解度被定义为以克每升 (g/L) 为单位测量的定量表达。

根据溶解度可以得到不同种类的溶液。在给定温度下，饱和溶液是其中给定量的溶质完全溶于溶剂的溶液。另一方面，过饱和溶液是在相同温度下溶解特定浓度的溶质开始盐析或沉淀的溶液。

影响液体在液体中溶解度的因素：

  1. 压力：压力对气体的影响比对固体和液体的影响要大得多。当气体的分压升高时，其溶解度的可能性也会升高。例如，CO 2在高压下装在汽水瓶中。
  2. 温度：人们可以通过调节温度来提高溶质的溶解度特性。在 20°C 或 100°C 时，水通常会溶解溶质。升高的温度将完全溶解难溶的固体或液体化合物。然而，在气态物质的情况下，温度会影响相反方向的溶解度，这意味着随着温度的升高，气体会膨胀并从其溶剂中逸出。
  • 固体在液体中的溶解度

已观察到固溶度取决于溶质和溶剂的组成。人们经常看到一些物质，如糖和食盐 (NaCl)，在水中迅速溶解，而另一些物质，如萘，则不溶解。根据不同的观察和实验数据，只有极性溶质更喜欢溶解在极性溶剂中，而非极性溶剂只溶解非极性溶质。因此，影响溶解度的最重要因素之一是溶剂的组成。类似溶解的发现导致了极性溶剂溶解极性溶质和非极性溶剂溶解非极性溶质的结论。

让我们仔细看看固体如何溶解在溶剂中。当将固体溶质提供给溶剂并且溶质颗粒溶解在溶剂中时，就会发生溶解。当溶液中的溶质颗粒相互碰撞并且一些颗粒与溶液分离时，就会发生结晶过程。

在这两个过程之间，形成了一种动态平衡状态，此时进入溶液的溶质分子数等于离开溶液的粒子数。结果，在给定的温度和压力下，溶液中溶质的浓度将保持恒定。

饱和溶液是在给定的温度和压力下，没有更多的溶质可以溶解在溶剂中，并且它含有最大量的溶质。溶解度是指在一定温度和压力下溶液中溶质的浓度。不饱和溶液是一种可以向溶液中添加更多溶质的溶液。

影响固体在液体中溶解度的因素：

  1. 温度：如果（ Δsol H > 0），接近饱和溶液的溶解度随温度升高而增加，如果（ Δsol H < 0），溶解度随温度升高而下降。
  2. 自然溶质和溶剂：同类分解成同类。例如，蒽不与氯化钠反应。另一方面，萘和蒽迅速溶解在苯中，而氯化钠和糖则不溶解。
  3. 压力的影响：压力的变化对固溶度影响不大。这是因为固体和液体是高度不可压缩的并且基本上不受压力波动的影响。
  • 气体在液体中的溶解度

气体在液体中的溶解度这一主题涉及气体溶解在溶剂中的概念。让我们从溶解度的定义开始。溶解度是任何物质在给定温度下可以溶解在给定溶剂中的最大溶质量。我们目前的兴趣是气体在液体中的溶解度。气体在液体中的溶解度受温度和压力以及溶质和溶剂的性质的影响很大。

许多气体会在水中迅速溶解，而其他气体在典型条件下则不会。氧气仅微溶于水，而 HCl 或氨气溶解迅速。

影响气体在液体中溶解度的因素：

  • 压力：已经发现随着压力的增加，气体在液体中的溶解度也会增加。考虑处于动态平衡状态的密闭容器中溶剂中的气体溶液系统，以更好地了解压力对气体溶解度的影响。因为溶液现在处于平衡状态，所以进入溶液的气态分子的速率等于离开它的气态分子的速率。假设我们想通过压缩溶液中的气体分子来提高系统的压力。随着压力的升高，气体分子现在将集中在更小的体积中。结果，溶液上方每单位体积可用的气体分子数将增加。因为溶液上方存在的气体分子数量增加了，它们进入溶液的速度也增加了。结果，溶液中气体分子的数量增加，直到达到新的平衡点。结果，气体的溶解度随着溶液上方气体压力的升高而增加。
  • 温度：随着温度的升高，气体在液体中的溶解度降低。溶解是液体中的气体分子溶解的过程。在整个过程中都会散发热量。根据 Le Chatelier 原理，当系统的平衡受到干扰时，系统会重新调整自身，以抵消导致平衡变化的影响。因为溶解是一个放热过程，溶解度应该随着温度的升高而降低，这证明了 Le Chatelier 原理。

亨利定律

根据亨利定律，气体在液体中的溶解度与气体在固定温度下的压力成正比。

“气相中气体的分压 (p) 与溶液中气体的摩尔分数 (x) 成正比，”亨利定律最流行的版本说。这写成，

p = K H x

这里，K H是亨利定律常数。

KH的特征

  • 气体的类型决定了 K H 。
  • 气体在液体中的溶解度越低，在给定压力下的 K H值就越高。
  • 随着温度的降低，K H值增加，表明气体的溶解度增加。

亨利定律的应用

  • 在碳酸饮料的制造中。
  • 登山者和居住在高海拔地区的人将从中受益。
  • 在深水潜水中。

拉乌尔定律作为亨利定律的一个特例

根据拉乌尔定律，

p = x我p我0

液体溶液中的气体成分之一是如此易挥发，以至于它以气体的形式存在。根据亨利定律，它可溶于水。

p = K H x

因此，拉乌尔定律是亨利定律的一个特例，其中 K H等于 p i 0 。

示例问题

问题 1：溶解度测试的意义何在？

回答：

问题 2：在 313K 时，苯和甲苯形成完美溶液 A 和 B。4 摩尔甲苯和 1 摩尔 C 6 H 6组成溶液 A。甲苯和苯在溶液 B 中的量相等。在每种情况下，计算总量压力。在 313 K 时，C 6 H 6和甲苯的蒸气压分别为 160 和 60 mm。

回答：

问题3：温度对溶解度有什么影响？

回答：

问题4：压力对气体在液体中的溶解度有什么影响。

回答：

问题5：温度和压力对溶解度有什么影响？

回答：

问题 6：庚烷和辛烷在 373 K 时形成理想溶液，该温度下纯液体的蒸气压分别为 105.2 kPa 和 46.8 kPa。如果溶液含有 25g 庚烷和 28.5g 辛烷，计算庚烷的蒸气压。

回答：

问题 7：解释亨利定律。

回答：