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    物質(zhì)溶解過(guò)程里的吸熱和放熱現(xiàn)象  我們已學(xué)習(xí)了溶液的初步定義:溶液是溶質(zhì)以單個(gè)分子均勻地分散在溶劑分子間的液體,但是溶質(zhì)分子是怎樣分散到溶劑分子間的呢?在物質(zhì)溶解的過(guò)程里,溶質(zhì)分子和溶劑分子有沒(méi)有發(fā)生甚么作s用呢?搞清這些問(wèn)題,對(duì)我們進(jìn)一步了解溶液的本質(zhì)是十分重要的.
    研究物質(zhì)的溶解過(guò)程,要從物質(zhì)溶解過(guò)程里吸熱和放熱現(xiàn)象開始.
    取氯化銨(一種白色晶體,分子式是NHC)晶體數(shù)克,溶解在水里,用手摸盛器外部,就會(huì)感到器壁很冷,這說(shuō)明氯會(huì)化銨在溶解時(shí)是要吸收熱量的.
    當(dāng)硝酸銨(一種無(wú)色的晶體,分子式是NH4NO3)溶解時(shí),溶液溫度下降的現(xiàn)象更是突出.在一個(gè)小燒杯里盛水約半杯,加入硝酸銨晶體使之溶解,此時(shí)由于溶液溫度的迅速下降,燒杯周圍空氣里的水蒸氣,會(huì)遇冷凝結(jié)成為許多細(xì)小的水滴(有時(shí)甚至?xí)Y(jié)成薄冰),附著在燒杯的外面.
    這些實(shí)驗(yàn)證明:許多固體物質(zhì)溶解時(shí),都要吸收熱量,從而使得溶液溫度降低.

為什么許多固體物質(zhì)溶解時(shí)都要吸收熱量呢?在回答這個(gè)問(wèn)題之前,讓我們先來(lái)研究一個(gè)與此有關(guān)的另一問(wèn)題,那就是液體蒸發(fā)時(shí)的吸熱現(xiàn)象.我們都有這樣的經(jīng)驗(yàn),在夏天突然遇到陣兩,雨水把我們的身體淋濕了,這時(shí)就會(huì)感到身上發(fā)冷,這是因?yàn)樗舭l(fā)時(shí)吸收了我們身上一部分熱量的緣設(shè)又如在炎熱的夏天,我們總喜歡在天井里或大門口,潑一些水,因?yàn)樗鼤?huì)給我們帶來(lái)一些陰涼的感覺.這也是因?yàn)樗?/span>發(fā)時(shí)要吸收熱量,使地面的溫度稍稍降低的緣故.液體蒸發(fā)時(shí)的吸熱現(xiàn)象,可以用分子論的觀點(diǎn)加以解釋.我們知道,物質(zhì)是由分子構(gòu)成的,物質(zhì)分子間一方面保持著一定的間隔;另一方面又存在著一種相互吸引的力的作用,要使液體蒸發(fā),首先必須克服這種分子間的引力,因而需要一定的熱量.

    同樣,固體物質(zhì)溶解時(shí),溶質(zhì)表面上的分子在水分子的吸引下,逐漸離開溶質(zhì)的表面,再均勻擴(kuò)散到整個(gè)液體里,要使溶質(zhì)分子能夠離開固體表面,也必須先克服溶質(zhì)分子間的引カ,因而也要吸收一定的熱量,這就是固體物質(zhì)溶解時(shí)吸熱的原因.

    但是,也有一些物質(zhì)例如氫氧化鈉、硫酸等,在溶解時(shí),不僅不會(huì)使溶液溫度下降,反而放出大量的熱,使溶液溫度顯著上升.例如,當(dāng)在燒杯里溶解氫氧化鈉的時(shí)候,可以看到有很多熱氣從燒杯里冒出來(lái).如果用手摸一下燒杯外部,就會(huì)感到燙手.這說(shuō)明氫氧化鈉溶解時(shí)是有大量的熱放出的.

    這又是什么原因呢?原來(lái)溶質(zhì)溶解于水時(shí),有一部分溶質(zhì)分子和水分子發(fā)生化合反應(yīng),生成一種叫做溶質(zhì)水合物的分子.溶質(zhì)分子和水分子在發(fā)生這一化合反應(yīng)時(shí)是有熱量放出的,如果放出的熱量,超過(guò)了溶質(zhì)分子分散時(shí)所須吸收的熱量,總的結(jié)果就不是吸熱而是放熱了.

    這樣看來(lái),物質(zhì)的溶解過(guò)程,一方面,溶質(zhì)分子為了要克服分子間的引力而吸熱,另一方面,溶質(zhì)分子又因與水分子化合生成溶質(zhì)水合物分子而放熱.在物質(zhì)的溶解過(guò)程里,吸熱和放熱總是同時(shí)發(fā)生的.但對(duì)某些物質(zhì)(例如氯化銨、硝酸銨等)的溶解過(guò)程來(lái)說(shuō),吸熱超過(guò)了放熱,總的結(jié)果是溶液溫度的下降而對(duì)另一些物質(zhì)(例如氫氧化鈉、硫酸等)來(lái)說(shuō),放熱超過(guò)了吸熱,總的結(jié)果是溶液溫度的上升.

    物質(zhì)溶解過(guò)程里的吸熱過(guò)程,是一個(gè)物理過(guò)程(因?yàn)樗?/span>是溶質(zhì)分子的分散作用).而物質(zhì)溶解過(guò)程里的放熱過(guò)程,是ー個(gè)化學(xué)過(guò)程(溶質(zhì)分子和水分子的化合作用).因此,我們說(shuō),物質(zhì)的溶解過(guò)程既不是單一的物理過(guò)程,也不是單一的化學(xué)過(guò)程,而是一個(gè)復(fù)雜的物理一化學(xué)過(guò)程.

    溶液是介乎混和物和化合物之間的一類物質(zhì)  物質(zhì)的溶解過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的物理一化學(xué)過(guò)程.那末,溶液到底是混和

物還是化合物呢?

    這個(gè)間題,我們應(yīng)該從多方面來(lái)分析,才能得出比較全面的結(jié)論.

    首先,從溶液的形成過(guò)程來(lái)看:我們知道,混和物(例如面粉和白糖相混和是一種混和物)形成的過(guò)程一般只是通過(guò)簡(jiǎn)單的、機(jī)械的混和,是單純的物理過(guò)程,并不包含任何化學(xué)過(guò)程.至于化合物(例如水)由組成元素(氫和氧)生成時(shí),必須通過(guò)化學(xué)過(guò)程(化合反應(yīng)),但是溶液的形成過(guò)程,前面已經(jīng)講過(guò),它既不是單一的物理過(guò)程,也不是單一的化學(xué)過(guò)程,而是一個(gè)復(fù)雜的物理一化學(xué)過(guò)程。

    其次,從有沒(méi)有固定的組成來(lái)看:我們知道,混和物的成分是沒(méi)有一定的,而化合物則具有一定的組成,嚴(yán)格服從定組成定律.溶液是不服從定組成定律的,從這個(gè)角度來(lái)說(shuō),溶液似乎應(yīng)該是混和物,但在一定量溶劑里所能溶解溶質(zhì)的量,又常是有一定限制的(例如食鹽溶解在水里,可以多溶解一些也可以少溶解一些,但在一定重量,例如100克水里,所能溶解食鹽的量,是有一定限制的,如果加入的食鹽,超過(guò)了這個(gè)限度,就不能完全溶解.關(guān)于這個(gè)問(wèn)題,在下面兩節(jié)里,還將詳細(xì)討論),這又和一般的混和物不同.

    第三,從各部分是否均勻來(lái)看:我們知道,混和物的各部分是不均勻的,化合物則是完全均勻的,它的每個(gè)分子都是相同的.溶液從它外形上看,是均勻的,但從分子論的角度來(lái)看,溶液并不是由同一種分子組成的,在溶液里,不僅存在著溶質(zhì)分子和溶劑分子,而且還存在著溶質(zhì)水合物的分子.

    最后,從它是否失掉原有物質(zhì)的性質(zhì)來(lái)看:我們知道,混和物是保持原有物質(zhì)的性質(zhì)的,它是各原有物質(zhì)的性質(zhì)的總和,例如糖和鹽的混和物,既有甜味又有成味,化合物則不保持化合前各組分物質(zhì)的性質(zhì)例如水(H2O)的性質(zhì)完全不同于化合前的氫氣和氧氣.至于溶液,一般說(shuō)來(lái)基本上是保持原物質(zhì)的性質(zhì)的,但只能說(shuō)是“基本上”,對(duì)有些物質(zhì)的溶液來(lái)說(shuō),它的性質(zhì)可能還和原物質(zhì)有很大的不同.

    由此看來(lái),溶液既不同于混和物,又不同于化合物,它是介乎混和物和化合物之間的一類物質(zhì).

    從上面對(duì)物質(zhì)溶解過(guò)程的本質(zhì)的研究,使得我們對(duì)“什么是溶液”這個(gè)問(wèn)題,又有了更進(jìn)一步的理解.溶液是由溶質(zhì)、溶劑(水)和溶質(zhì)的水合物所組成的均勻的液體.它是介乎混和物和化合物之間的一類物質(zhì).