《物质的溶解性》物质的溶解PPT课件2

gaofeng8832891

《物质的溶解性》物质的溶解PPT课件2
同一物质在不同溶剂中溶解度大不相同
食盐溶于水，但几乎不溶于苯；
乙醚易溶于苯而微溶于水；
生活中衣服上的油迹易溶于汽油而不溶于水；
AgCl不溶于水，而AgNO3易溶于水；
相似相溶规律
结构相似的化合物容易互溶；结构相差很大的化合物不易互溶。
问题：
辛醇，高级脂肪酸均是极性分子，为什么不溶于水？
碳酸钙、硫酸钡均是离子型化合物，为什么不溶于水？
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一、从物质结构角度阐明溶解性规律
1.溶解是物理化学过程
氢氧化钠和硝酸钠溶解时发生热量变化
氢氧化钠溶液温度升高
硝酸钠溶液温度降低
形成溶液后，体积减小；
形成溶液后，体积增大。
发生颜色变化：无水硫酸铜溶于水中，得到蓝色溶液。
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2.影响溶解性的因素
混乱度增加
自然界中，在不需要外界提供显著能量的情况下，体系总是倾向于增加混乱度。
例子：O2、NO2混合
能量效应
微粒间作用力总是倾向于变成大的。
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二、结构单元是分子时溶质的溶解性（只考虑溶剂是液体的情况）
液－液相溶
固－液相溶
气－液相溶
(1) 液—液相溶
a、戊烷、己烷以任意比互溶
分析：分子结构相似，分子间作用力相近，就容易互溶。
溶解动力——混乱度增加
问题：苯和乙醚能够互溶吗？
苯是非极性分子，乙醚是弱极性分子，分子间作用力均以色散力为主，结果是完全互溶。
b、乙醇—H2O完全互溶
分析：溶解时环境变化不大，溶解动力—混乱度增加
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一些低分子量的含氧有机物能溶于水，在于其分子结构存在下列特点：
一般都是极性分子，静电力在分子中占有的比重较大；
在液态时，分子间也可能形成氢键。
甲醇、乙醇
低分子量的醛、酮，如丙酮是极性分子，分子间无氢键，但与水分子间可形成氢键。基本上不减少单位体积液体中分子间的氢键数，又使丙酮和水分子的无序程度增加，能量降低，易溶于水。（乙醚）
辛醇（极性分子，有氢键）与水？
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总结：液－液相溶的三种情况
两种液体可以任何比例无限止地互溶，即完全互溶。
乙醇与水；甘油与水；苯与乙醚；四氯化碳与氯仿
在一定温度下，相互之间有一定的溶解度
乙醚一滴一滴地加入水中，或将水一滴一滴地加入乙醚中，起初都成均匀溶液。但继续加入，溶液就分两层，上层是水在乙醚中所形成的饱和溶液（约含3％的水），下层是乙醚在水中的饱和溶液（约含7％的乙醚）。
两种液体几乎完全不溶
石油与水；汞与水
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规律1、在同一溶剂中一般是沸点高的气体易溶解
原因：氧分子所含的电子数较氮分子多，电子云受到两核的吸引力较小，所以氧分子的极化率比氮分子大，与水分子作用时的色散力、诱导力均较氮分子强，故在水中的溶解度比氮分子大。
规律2、非极性气体一般易溶于非极性溶剂，极性气体一般易溶于极性溶剂
1体积苯（非极性溶剂）可溶解3.5体积氢，只能溶解0.02体积氨！
规律3、从化学性质考虑，凡能与水发生化学反应的气体或溶于水易电离的那些气体在水中溶解度都较大，因为这些气体在水中不仅仅是溶解。
如：20℃时HCl和NH3在水中的溶解度都非常大。
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三、无机盐在水中的溶解性
固体内部——离子间作用力  强  难溶
水合离子——离子—偶极水分子作用力  强  易溶
影响晶格能和水合能的因素
①离子半径
阴阳离子以一大一小结合，则有利于水合能，不利于晶格能，这样的盐类易溶。
例如碱金属卤化物中Li+很小，它与大的阴离子Cl-、Br-、I-等生成的盐易溶于水
F-、CH3COO-较小，他们与大的阳离子Na+、K+、Rb+、Cs+生成的盐就较易溶于水
②离子电荷
电荷越高，一般晶格能增长显得更突出，将不利于盐类的溶解。
Na+、K+、NH4+、NO3-、Cl-、Ac-的盐类大多易溶
CO32-、PO43-、S2-等盐大多难溶
③阴阳离子堆积方式
r-/r+=1.4左右时，晶体间阴阳离子吸引力较大。在这种比值时，阴、阳离子分别被6—8个异号离子包围，阴阳离子接触较好，能得到较大晶格能，这时能使晶格能发挥较大优势，阻止盐类溶解。
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常见盐类的溶解性规律：
1、所有碱金属盐（包括铵盐）及其氢氧化物均可溶于水；
2、所有硝酸盐、醋酸盐都可溶于水；
3、硫酸盐大多能溶，只有BaSO4、PbSO4难溶，CaSO4、Ag2SO4、Hg2SO4微溶；
4、氯化物大多能溶，只有AgCl、Hg2Cl2难溶，PbCl2微溶；
5、硫化物、碳酸盐、磷酸盐、亚硫酸盐及硅酸盐，除钾、钠、铵盐外，通常都是难溶于水的；
6、碱类中，氨、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡能溶，氢氧化钙微溶，其它难溶。
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氢氧化钙的溶解度随温度升高而降低：
氢氧化钙有两种水合物：Ca(OH)2·2H2O和Ca(OH)2·1/2 H2O。
这两种水合物的溶解度都较大，无水氢氧化钙的溶解度很小。
随着温度升高，结晶水合物逐渐转变为无水氢氧化钙。
五、其它因素的影响－电解质存在
盐效应：PbSO4溶液中加入NaNO3，使PbSO4溶解度增大。
同离子效应：饱和KClO4中加入KCl或饱和KClO4中加入NaClO4，使KClO4溶解度下降。
盐效应对非电解质在水中溶解度的影响
盐析：若把某种盐加入非电解质饱和溶液中，溶解度下降，有非电解质析出；
盐溶：若溶解度增加。
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六、溶解度参数
溶解时分子间作用力的情况
F11——溶质分子间作用力，F22——溶剂分子间作用力，
F12——溶质—溶剂分子间作用力
1、若F11=F22，则F11=F22=F12，易溶；
2、若F11>>F22或F22>>F11，要足够的能量才能打开溶质或溶剂分子间力，以重新形成溶质—溶剂分子间力，才能发生溶解。
对溶质、溶剂分子间力的描述——溶解度参数δ
液体溶剂，可用摩尔蒸发能来衡量其内部作用力大小，ΔE——内聚能密度，V——摩尔体积，δ（溶解度参数）——溶解度参数是分子间力的一种量度，对高聚物，δ与链段结构有关，因为在高聚物溶解时是链段作为体积对等单位与溶剂分子互换位置的。
例：双酚A环氧树脂
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1、溶解度参数的测定
原理：溶解度参数是分子间力的一种量度，反映分子间力的各种物理常数均应与δ有关；理论上，可将分子间力看作是组成物质分子的化学基团及原子相互作用的反映，找出反映这种相互作用的各基团及原子的引力常数，它们具有加和性，从而定量算出δ值；实验上，根据已知溶解度参数的物质和某物质之间的相溶性，从实验上测定之。
由物理常数蒸发热求δ，δ与蒸发热的关系如下：ΔE0
kcal/molΔ E—摩尔蒸发能，V—摩尔体积，
ΔH—摩尔蒸发潜热（cal/mol），
—密度（g/mol），M—摩尔分子量，
R—气体常数（1.986），T—绝对温度。
2、根据溶解度参数判断高聚物可溶性
溶质、溶剂的δ值相近，δ1与δ2的差值小于1.3—1.8时，就可互相溶解。
例1：聚氨酯树脂δ—10.3，若选用二甲苯8.8或γ—丁内酮12.6，与10.3有一定差值，可选用混合溶剂：δ混=0.338.8+0.67×12.6=10.6，33%的二甲苯和67%的γ—丁内酮形成的混合溶剂。
例2：聚四氟乙烯δ=5.8—6.4，很难找到合适溶剂。
例3：聚氯乙烯δ=9.7，聚碳酸酯δ=9.5，可选：二氯甲烷δ—9.7、CHCl3δ—9.3、环己酮δ—9.9、四氢呋喃δ—9.1，实际情况：聚氯乙烯用环己酮或四氢呋喃作溶剂，聚碳酸酯用氯仿或二氯甲烷作溶剂，考虑溶剂化原则，
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溶解度参数的一些应用举例
1、溶剂的配方设计
δ混=Φ1δ1+Φ2δ2+Φ3δ3+…+Φnδn=
Φ—各组分的体积分数，δ—各组分的溶度参数
                   溶度参数相近原则
配制涂料溶剂时的三原则  极性相似原则
                   溶剂化原则
2、设计耐腐蚀聚合物 Δδ=|δ1-δ2|
          Δδ
耐腐蚀性能  Δδ>2.5 耐腐蚀
          Δδ=1.7—2.5 有条件的耐或不耐
利用溶度参数的差值Δδ设计耐腐蚀的聚合物涂料。
根据化学基团和原子的引力常数值，调整聚合物的组成，——通过单体配料比的改变，而获得具有指定溶解度参数的聚合物。
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