溶解度()是指定溫、定壓時,每單位飽和溶液中所含溶質的量;也就是一种物质能够被溶解的最大程度或飽和溶液的濃度。溶解度可用體積莫耳濃度、质量百分浓度或「每100公克溶劑能溶解的溶質重」表示之。
溶解度主要取决于溶质在溶剂中的溶解平衡常数(溶度積)、温度、极性、和壓力}-。相同溶質在不同溶劑下的溶解度通常不同,不同溶質在相同溶劑下的溶解度也往往不同;即便是相同的溶質和溶劑,在不同的環境因素(如溫度、壓力)下,溶質的溶解度亦有所不同。
影響溶解度的因素
極性
因為共價鍵原子間的電負度差異,使各原子對鍵結電子對的吸引力不盡相同。而當所有的吸引力造成的極矩無法平衡時,會稱分子具有極性。極性与物质溶解性的关系可以被概括为「相似相溶」:极性溶剂能够溶解离子化合物以及能离解的共价化合物,而非极性溶剂则只能够溶解非极性的共价化合物。這是因為極性分子和極性溶劑可以以靜電力結合互溶,而非極性分子和非極性溶劑則以凡德瓦力相互作用力形成紊亂的分子混合物。常見的範例包括:
- 食盐,是一种离子化合物,它能在水中溶解,却不能在乙醇中溶解。
- 油脂,是一種非极性的共价化合物,他不能在水中溶解,卻反而在乙醇中溶解。
-{zh-hans:压强;zh-hk:壓強;zh-hant:壓力}-
固體和液體
對固體和液體而言,理想溶液下,壓力對溶解度的關係可以用數學式表達為:
\left(\frac{\partial \ln N_i}{\partial P} \right)_T = -\frac{V_{i,aq}-V_{i,cr}} {RT}
其中符號i表示混合溶劑中的第i種溶質,N_i為其莫耳數,P表示壓力,V_{i,aq}是其已溶部分的偏莫耳體積,V_{i,cr}是其未溶部分的偏莫耳體積,R是理想氣體常數,T表示一特定溫度。通常,壓力對固體溶質、液體溶質的影響甚小,可以忽略。
氣體
對氣體而言,依據亨利定律,壓强對溶解度的關係可以用數學式表達為:
: p = k_{\rm H}\, c
k_H 為一不受溫度影響之係數,p是該氣體分壓,c 為該氣體的體積莫耳濃度。亨利定律常見的應用包括:
- 當汽水瓶打開時,會有氣體逸出,乃是因為瓶蓋打開時,壓强降低造成二氧化碳溶解度降低而釋出。
原子半徑
稀有氣體間的吸引力主要為凡德瓦力。由於極化性的增加以及電離能的減少,此力會與原子半徑呈正相關。因此,隨著原子序增加,稀有氣體原子在水中的溶解度也增加。如氦極難溶於水,但氙能很好地溶于水中。
相關條目
- 浓度
- 溶度積
- 分配系数 (LogP)
- 互溶
- 溶液百分比浓度
- 溶解性表
參考資料
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