相似相溶指物質容易溶解在與其結構相似的溶劑中的規則。如碘、油脂等非極性物質,易溶於四氯化碳、苯等非極性溶劑中,而難溶於強極性的水中;氯化鈉、氨等強極性物質易溶於強極性的水中,而難溶於非極性溶劑中。為經驗規則,但可運用於推測物質在不同溶劑中的溶解能力。 關於溶解度的規律性至今尚無完整的理論,因此無法準確預言氣體、液體和固體在液體中的溶解度。但在歸納了大量實驗事實的基礎上,人們總結出了以下的經驗規律——相似相溶原理。這裡“相似”是指溶質與溶劑在結構上相似;“相溶”是指溶質與溶劑彼此互溶。例如,水分子間有較強的氫鍵(有關氫鍵的內容參看第7章),水分子既可以為生成氫鍵提供氫原子,又因其中氧原子上有孤對電子能接受其它分子提供的氫原子,氫鍵是水分子間的主要結合力。所以,凡能為生成氫鍵提供氫或接受氫的溶質分子,均和水“結構相似”。如ROH(醇)、RCOOH(羧酸)、R2C=O(酮)、RCONH2(醯胺)等,均可透過氫鍵與水結合,在水中有相當的溶解度。當然上述物質中R基團的結構與大小對在水中溶解度也有影響。如醇:R—OH,隨R基團的增大,分子中非極性的部分增大,這樣與水(極性分子)結構差異增大,所以在水中的溶解度也逐漸下降。如表2-1。表 2-1 醇在水中的溶解度(室溫) 分子式 溶解度/g·(100 g)-1 分子式 溶解度/g·(100 g)-1 CH3OH 無限混溶 CH3(CH2)5OH 0.6 CH3CH2OH 無限混溶 CH3(CH2)6OH 0.18 CH3(CH2)2OH 無限混溶 CH3(CH2)7OH 0.054 CH3(CH2)3OH 9 CH3(CH2)9OH 不溶 CH3(CH2)4OH 2.7對於氣體和固體溶質來說,“相似相溶”也適用。對於結構相似的一類氣體,沸點愈高,它的分子間力愈大,就愈接近於液體,因此在液體中的溶解度也愈大。如O2的沸點(90K)高於H2的沸點(20 K),所以O2在水中的溶解度大於H2的溶解度。對於結構相似的一類固體溶質,其熔點愈低,則其分子間作用力愈小,也就愈接近於液體,因此在液體中的溶解度也愈大。
相似相溶指物質容易溶解在與其結構相似的溶劑中的規則。如碘、油脂等非極性物質,易溶於四氯化碳、苯等非極性溶劑中,而難溶於強極性的水中;氯化鈉、氨等強極性物質易溶於強極性的水中,而難溶於非極性溶劑中。為經驗規則,但可運用於推測物質在不同溶劑中的溶解能力。 關於溶解度的規律性至今尚無完整的理論,因此無法準確預言氣體、液體和固體在液體中的溶解度。但在歸納了大量實驗事實的基礎上,人們總結出了以下的經驗規律——相似相溶原理。這裡“相似”是指溶質與溶劑在結構上相似;“相溶”是指溶質與溶劑彼此互溶。例如,水分子間有較強的氫鍵(有關氫鍵的內容參看第7章),水分子既可以為生成氫鍵提供氫原子,又因其中氧原子上有孤對電子能接受其它分子提供的氫原子,氫鍵是水分子間的主要結合力。所以,凡能為生成氫鍵提供氫或接受氫的溶質分子,均和水“結構相似”。如ROH(醇)、RCOOH(羧酸)、R2C=O(酮)、RCONH2(醯胺)等,均可透過氫鍵與水結合,在水中有相當的溶解度。當然上述物質中R基團的結構與大小對在水中溶解度也有影響。如醇:R—OH,隨R基團的增大,分子中非極性的部分增大,這樣與水(極性分子)結構差異增大,所以在水中的溶解度也逐漸下降。如表2-1。表 2-1 醇在水中的溶解度(室溫) 分子式 溶解度/g·(100 g)-1 分子式 溶解度/g·(100 g)-1 CH3OH 無限混溶 CH3(CH2)5OH 0.6 CH3CH2OH 無限混溶 CH3(CH2)6OH 0.18 CH3(CH2)2OH 無限混溶 CH3(CH2)7OH 0.054 CH3(CH2)3OH 9 CH3(CH2)9OH 不溶 CH3(CH2)4OH 2.7對於氣體和固體溶質來說,“相似相溶”也適用。對於結構相似的一類氣體,沸點愈高,它的分子間力愈大,就愈接近於液體,因此在液體中的溶解度也愈大。如O2的沸點(90K)高於H2的沸點(20 K),所以O2在水中的溶解度大於H2的溶解度。對於結構相似的一類固體溶質,其熔點愈低,則其分子間作用力愈小,也就愈接近於液體,因此在液體中的溶解度也愈大。