Back to chapter

12.1:

溶液生成

JoVE Core
Chemistry
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Chemistry
Solution Formation

Languages

Share

溶液是两种成分的均匀混合物。主要成分称为溶剂,次要成分称为溶质。取决于溶剂的物理状态,溶液可以是固体(如黄铜等合金)气体(如空气)和液体、如盐水溶液)液体溶液也可以是气体或其他液体 混合在液体溶剂中。如果溶剂是水,这种溶液称为水溶液。溶质溶解于水以外的溶剂中,如碘溶于四氯化碳中,形成非水溶液。一种溶剂不能溶解所有的溶质。盐会溶于水,但油不溶于水,会分离。所以说盐是可溶的,而油则不溶于水。溶解度是一定温度下溶解在 一定量溶剂中的 溶质的最大量。溶解度既取决于 溶质分子和溶剂分子之间的分子间作用力,也取决于由系统熵增加驱动的 混合趋势。熵是能量分散或无序的 热力学量度。当总熵增加时,过程会自发发生。考虑一下两种被屏障隔开的气体。如果去除了屏障,两种气体会自发混合成单一的均匀溶液。在低压和中等温度下,其组成分子之间 没有明显的分子间力。所以,这些气体表现得像理想气体。此时,形成溶液并不会 降低原子的势能,但其动能现在可以分布 在更大的体积上。这种能量的分散增加了每种气体的熵,使溶液的形成成为 一个自发的过程。

12.1:

溶液生成

没有一种溶剂可以溶解每一种溶解物。 一些容易溶解在某种溶剂中的物质可能在另一种溶剂中不溶解。 一种简单的方法来预测溶剂溶解的物质是“像溶解一样”。 这意味着盐和糖等极性物质溶解在水等极性物质中。 相比之下,非极性物质在四氯化碳等非极溶剂中的溶解性更大。

这种选择性溶解性可以通过溶解物和溶剂分子中的分子间作用力以及溶解物和溶剂分子之间的分子来解释。 溶解分子和溶剂分子之间的分子间作用力强度更高,可确保溶解剂中的溶解度更高。 通常将极溶解聚在一起的离子相互作用和氢键只能通过其他强力来克服,如极溶解分子和极溶剂分子之间的 取向力(即:偶极-偶极作用力)。

非极溶解之间的色散力主要通过非极溶解分子和非极溶剂分子之间的色散力加以克服,其强度不足以打破极性相互作用。 虽然碘和二氧化碳等非极性物质可以溶解在水中,但其溶解度是有限的。

溶液必须均匀;即其外观必须均匀,溶剂中的溶解物浓度必须相同。 考虑糖浆和纯水位于同一个水箱中,但由隔层隔开。 当隔离墙被拆除时,液体会自发地混合在一起形成均匀的溶液。 这种现象称为浓度平衡。