影响溶解度的因素

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引言

影响溶解度的因素如下：

• 溶质：添加到溶剂中以溶解的物质。

• 溶剂：液体部分或主要体积部分，在添加溶质颗粒时吸收这些颗粒。

• 不溶：如果将一些石头或沙子添加到水中并试图混合，这些溶质颗粒不会溶解在水中，因此，溶质（石头或沙子）不溶于水溶剂。

• 可溶：如果将一汤匙蜂蜜或糖添加到水中并试图混合，它会完全溶解在水中，因此，溶质（蜂蜜或糖）可溶于水溶剂。

• 微溶：如果添加一些物质，如油或氯化银(AgCl₃)等盐并混合到水中，它会少量溶解，因此，溶质（油或AgCl₃）在水溶剂中微溶。

图1：溶剂中可溶、微溶和不溶化合物的比较

ZabMilenko: 原图 ZooFari: 矢量 Mrmw: 优化，多语言，化学沉淀图 多语言，CC0 1.0

影响溶解度的因素

影响物质溶解度的三个主要因素如下：

• 温度（影响固体和气体）

• 压力（仅影响气体）

• 表面积（溶解速率）

温度：影响固体和气体溶解度的因素

温度主要影响固体和气体化合物的溶解度，而对液体溶解度没有预测。固体化合物溶解度的温度效应取决于反应，即放热反应还是吸热反应。为了解释这一点，勒沙特列原理提出了一些假设：

放热反应（ΔH为负或小于零）

温度升高由于施加额外热量而对反应物部分产生压力。勒沙特列原理表明，平衡向左移动（反应物侧），增加反应物并降低固体化合物的溶解度。

吸热反应（ΔH为正或大于零）

温度升高由于施加额外热量而对产物侧产生压力。勒沙特列原理表明，平衡向右移动（产物侧），增加产物并增加固体化合物的溶解度。

温度可以直接影响物质的溶解度。对于离子型固体化合物，溶解度随温度升高而增加。随着温度升高，固体颗粒在溶液中溶解得更快，因此溶质颗粒与溶剂颗粒的相互作用更强，因此溶解速率增加。随着温度升高，更多量的溶质颗粒可在溶剂中混合，即在高温下更多溶质颗粒可混合。

如果将盐添加到水中，它会很容易溶解在水中。但是，如果我们对该溶液施加外部热量，则会将更多量的盐添加到水中。发生这种情况是因为溶剂分子之间的分子间力增强，并且氢键（如果是水溶剂）随着温度升高更容易断裂，并且盐（溶质）颗粒位于溶剂分子之间的间隙中。

对于气体化合物，溶解度随着温度升高而降低。随着温度升高，气体分子移动得更快，因此从液体溶剂中蒸发。因此，气体化合物的溶解度随着温度升高而降低。

影响气体溶解度的压力

压力通常影响气体化合物在液体溶剂中的溶解度，而不会影响固体化合物。当对溶剂表面上的气体物质施加外部压力时，气体颗粒会浸入并占据液体溶剂中的一些空间。例如，碳酸苏打水（可口可乐），对二氧化碳气体分子施加外部压力以进入苏打水罐。如果气体压力降低，气体溶解度也会降低。当我们打开苏打水罐时，压力降低，CO₂气体立即离开溶液并从罐中出来。

亨利定律规定了气体压力溶解度，该定律指出，在给定温度下，气体在液体溶剂中的溶解度与其在液体中的分压成正比。例如，水肺潜水，在深海中，当人下潜时，随着水下压力的升高，更多气体溶解在血液中，当人从海中出来时，所有可溶性气体都会缓慢地从血液中释放出来。

表面积：影响溶解速率的因素

溶质的尺寸或表面积越大，其溶解速率越低；溶质的尺寸或表面积越小，其溶解速率越高。例如，具有大表面积或颗粒的糖，需要更多时间才能溶解在水中，而具有小表面积或颗粒的盐或糖则需要较少时间才能溶解在水中。因此，具有大表面积的分子溶解时间较长，而具有细小颗粒的分子溶解速度较快。

例如，硫酸铜有各种形式，如具有大晶体的结晶形式和细小的无定形粉末形式。如果我们取相同数量的两种形式的硫酸铜，即 5 克，溶解在 50 毫升的水溶剂中。结晶形式的硫酸铜需要更多时间才能溶解在水中，甚至需要搅拌和摇晃一段时间。而细小的无定形硫酸铜在几秒钟的搅拌下就可以溶解。因此，溶质的粒径或表面积会以不同的时间影响溶解速率。

结论

影响溶解度的三个基本因素是温度、压力和溶质的表面积。温度仅影响固体和气体化合物。随着温度升高，固体的溶解度增加，而温度升高会导致气体溶解度的降低。

通过对任何溶剂表面施加外部压力，气体溶质会与溶剂颗粒相互作用并溶解在溶剂中。表面积因素影响溶质在溶剂中的溶解速率。具有大表面积的溶质需要更多时间才能溶解在溶剂中，而具有小表面积的溶质则需要较少时间才能溶解在溶剂中。

常见问题

Q1. 什么是溶质？

A1. 溶质是添加到溶剂中的固体、液体或气体物质。

Q2. 哪些因素会影响溶解度？

A2. 温度、压力和表面积是影响固液、液液或气液溶液溶解度的因素。

Q3. 当对固体溶质和液体溶剂施加外部温度时会发生什么？

A3. 当对与液体溶剂混合的固体溶质施加温度时，固体溶质在溶液中的溶解度会增加。

Q4. 当对气体溶质和液体溶剂施加外部温度时会发生什么？

A4. 当对与液体溶剂混合的气体溶质施加温度时，气体溶质在溶液中的溶解度会降低。

Q5. 压力如何影响气体溶质的溶解度？

A5. 当压力施加在溶剂表面时，分子间力会断裂，气体颗粒会与它们相互作用并溶解在溶剂中。

Q6. 溶质的表面积对溶解度的影响是什么？

A6. 溶质的表面积越大，溶解速率越低。溶质的表面积越小，溶解速率越高。