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液-液相溶 固-液相溶 气-液相溶
分子间作用力的分配
+-
+
-
+ -+ -
+
-
+
-
+ -+ -
(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。
问题
O
乙醚
C2H5 C2H5
极性小,分子间作用力主要是色散力, 为什么能作麻醉剂?
类脂性物质(神经 大脑)
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
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。
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。
要使大阳离子K+、Rb+、Cs+、Fr+沉淀,需用大阴离子 [PtCl6]2-、[Co(NO2)6]3-; 要使小阳离子Li+沉淀、应用小阴离子F-; NH4+盐一般易溶于水与NH4+与水生成氢键,进一步增 强水合能有关。
溶解过程中物质微粒间的作用发生了变化 乙醇和水
NaCl+H2O
NaCl溶液
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。
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)
超临界CO2萃取特别适合于脂溶性,高沸点、热 敏性物质的提取,同时也适于不同组分的精细分 离,即超离界精馏。
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。
三、无机盐在水中的溶解性
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?
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。
C4H9 O H
氢键与色散力在分子间 色散力为主
作用力中占的比例相近
O
C8H17
H
色散力为主
丁醇、辛醇溶于水破坏了水分子间的 氢键作用,代之以憎水基团与水分子 间的色散力相互作用,使微粒间作用 力大大削弱,能量上不利,尽管混乱 度增加,这是高级醇、高级脂肪酸难 溶于水的原因。
d、乙醇与苯之间的溶解
两种液体几乎完全不溶
石油与水;汞与水
葡萄糖、果糖—水 易溶
Cl
Cl
H
C Cl
Cl
Cl
C
Байду номын сангаасCl
Cl
Cl
Cl
D.D.T
四氯化碳
结构相似,极性小
Cl
H
Cl
Cl
氯仿
易溶于类脂性物质内,在体内富集
(2)固液相溶
溶解过程类似于液—液相溶。“相似相溶”规律
低熔点的固体比具有相似结构的高熔点固体更易溶解
固体烃类在苯中的溶解度与分子间力的关系
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!
超临界萃取:
CO2 非极性分子 液化温度:-56.6℃(5.2个大气压下)
超临界流体萃取技术是近代化工分离中的一种新 型分离技术。超临界CO2萃取采用CO2作溶剂, 超临界状态下的CO2流体的密度和介电常数较大, 对物质溶解度很大,并随压力和温度的变化而急 剧变化,因此,不仅对某些物质和溶解度有选择 性,且溶剂和萃取物非常容易分离。
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?
c、丁醇、辛醇在水中的溶解性
丁醇 8克/100克水 辛醇 几乎不溶
C2H5 O H
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)。
溶解性规律
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;
需要从溶剂、溶质的内部结构,以及溶质溶剂间的相互作用进行阐明
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。
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)气液相溶
溶解过程设想:
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。
惰性气体的溶解度(以1大气压下的摩尔分数表示)
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
KNO3 NaCl NaAc易溶 BaSO4 CaCO3 AgCl难溶或不溶
固体内部——离子间作用力 强 难溶 (晶格能 )
水合离子——离子—偶极水分子作用力 强 易溶 (水合能 )
晶格能,水合能的理论计算公式
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。
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