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分子晶體,分子組成的物質,其溶解性遵守“相似相溶”原理,極性分子易溶於極性溶劑,非極性分子易溶於非極性的有機溶劑,例如NH3、HCl極易溶於水,難溶於CCl4和苯;而Br2、I2難溶於水,易溶於CCl4、苯等有機溶劑。根據此性質,可用CCl4、苯等溶劑將Br2和I2從它們的水溶液中萃取、分離出來。
物質的溶解度是一個涉及到離子晶體溶解度規律淺析晶格能、水合能、鍵 能等許多因素的複雜問題。一般說來,凡是以離子 鍵相結合的無機化合物是可溶於水的。因為水的介 電常數很大(約等於80),陰陽離子間的吸引力在水中可以減少80倍,很容易受熱運動而互相分離溶 解。但是,在離子間有極化作用存在,則離子鍵就逐 漸向共價鍵過渡,而共價型無機物在水中是難溶的, 因為介電常數大對共價鍵結合力沒有影響,因此可 以說隨著無機物中離子間相互作用的增強,其溶解 度要相應降低。
1、離子晶體溶解度規律淺析離子極化作用小的離子晶體
離子極化作用小的離子晶體在水中溶解度的相 對大小,大致有如下規律:小的陽離子與大的陰離子 (小一大)、大的陽離子與小的陰離子(大一小)組成 的離子晶體,溶解度相對較大;小的陽離子與小的陰 離子(小一小)、大的陽離子與大的陰離子(大一大) 組成的離子晶體,溶解度相對較小。根據離子半徑 的相對大小,可定性判斷同系列離子晶體溶解度的 相對大小。如表1所列。
表1晶體的溶解度相對大小 與組分離子半徑相對大小的關係
離子晶體溶解度規律淺析
可從離子晶體在水溶液中的溶解過程分析上述規律。
對離子型的化合物的溶解過程,可建如下玻 恩一哈伯迴圈:
離子晶體溶解度規律淺析
拆散晶體成為組分離子和離子進入溶液成為水合離子這兩個過程,均會發生焓變和熵變。溶解總過程的自由能變化:ΔG=ΔH-TΔS顯然298K 時,ΔG負值越大,則離子化合物的溶解度越大;反之,如為較大的正值,則鹽類為難溶或不溶。總之, 焓減(ΔH<0)、熵增(ΔS>0)有利於溶解。
溶解總過程焓變、熵變的大小均決定於離子電 荷和半徑。拆散晶格須克服晶格能,其大小正比於 Z+Z-/(r+ + r-);離子水合能的確大小正比於 Z2+/r+和Z2-/r-。晶格能大對溶解不利;水合能大 (放出能量多)對溶解有利。因此在同系列晶體中, 一般離子半徑反向影響晶格能和離子水合能的大 小,而且影響程度是不同的。可以看出,由“小一大” 或“大一小”陽、陰離子組成的晶體與“小一小”或“大 —大”陽、陰離子組成的晶體相比較,對於前者(小一 大或大一小),r影響的結果是晶格能較小而離子總 的水合能較大,因而溶解度相對較大;後者溶解度相對較小。因此可預測同系列離子晶體中首尾兩頭的 晶體溶解度的相對大小,如前所舉四系列晶體。