處于上述動(dòng)態(tài)平衡的溶液,只要條件(如溫度)不改變,物質(zhì)就不會(huì)再溶解,溶液中已溶的溶質(zhì)量也不會(huì)改變。我們把在一定條件下,溶解和結(jié)晶達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)的溶液,即和過(guò)量固體溶質(zhì)保持平衡狀態(tài)的溶液,叫飽和溶液。在飽和溶液中,溶質(zhì)的量最大。在實(shí)驗(yàn)室配制飽和溶液時(shí),常常把溶質(zhì)加到不再繼續(xù)溶解,并且在溶液中保持有過(guò)量的固體溶質(zhì)為止。溶液中溶質(zhì)的量如果 低于最大值,固體溶質(zhì)就會(huì)繼續(xù)溶解。通常,把在一定 條件下還能繼縷溶解該種溶質(zhì)的溶液,叫做未飽和溶液。
2.溶解度。各種物質(zhì)在水中的溶解能力是不同的,通常用溶解度表示物質(zhì)溶解能力的大小。在一定條件下,某物質(zhì)能溶解于一定量水中的最大量,叫做該物質(zhì)的溶解度。實(shí)際上,溶解度就是飽和溶液的濃度。物質(zhì)的溶解度一般以在一定溫度下,該物質(zhì)于100克水里達(dá)列飽和時(shí)所溶解的克數(shù)來(lái)表示,也可以用克分子/升和克當(dāng)量/升等表示。
例如20°C時(shí),在100克水里NaCl溶解到飽和程度時(shí)是35.8克,即NaC1在20°C時(shí)溶解度是35.8克。20°C時(shí),Na?CO?的溶解度是21.5克,Ca(OH)?的溶解度在20°C時(shí)是0.165克。顯然,各種不同物質(zhì)在水中的溶解度是不同的,因此溶解度是物質(zhì)的一種屬性。根據(jù)常溫下溶解度的大小,一般可將物質(zhì)分為以下三類(lèi):
可溶物質(zhì)一一溶解度在1克/100克水以上者,如氯化鈉 ( NaCI)、高錳酸鉀( KMnO?)和重碳酸鈉( NaHCO?)等。
微溶物質(zhì)——溶解度在1~0.1克/100克水者,如硫酸鈣 (CaSO?)等。
難溶或不溶物質(zhì)——溶解度在0.1克/100克水以下者,如碳 酸鈣( CaCO?)和氫氧化鎂{Mg(OH)?}等。
必須注意的是,溶液的“飽和”與“未飽和",和溶液的“濃”與“稀"是不同的兩個(gè)概念,不可混淆。例如,20°C時(shí)在 100克水中能溶解(NH?)?SO?75.4克,而CaCO?則只能溶0.0013液。前者可以認(rèn)為是濃溶液,后者是稀溶液,但兩者都是飽和溶。
絕對(duì)不溶的物質(zhì)是沒(méi)有的,只是溶解度很小而已。各種物質(zhì)的溶解度也只有在一定條件下才有確定的數(shù)值,當(dāng)條件改變時(shí),物質(zhì)的溶解度也就隨著改變了。
3.影響固體物質(zhì)溶解度的因素:
(1)溶質(zhì)和溶劑。溶質(zhì)在溶劑里的溶解度,首先決定于溶質(zhì)和溶劑的性質(zhì)。從上面介紹可知,因不同物質(zhì)有不同結(jié)構(gòu),所以各種物質(zhì)在水中的溶解度是不同的。不僅不同溶質(zhì)在同-榕劑(如水)中的溶解度不同,而且同一種溶質(zhì)在不同溶劑中的溶解度也不同。例如,20°C時(shí),NaCI的溶解度為35.8克,而CaCO?的溶解度是0.0013克,這是由于不同物質(zhì)具有不同結(jié)構(gòu)而引起;碘難溶于水,而易溶于酒精或四氯化碳(CCl?),這是由于同一溶質(zhì)和不同的溶劑分子相互作用力的差異所造成。
雖然溶質(zhì)和溶劑的性質(zhì)影響物質(zhì)的溶解度,但到現(xiàn)在為止,還沒(méi)有找到普遍的規(guī)律,只是根據(jù)許多實(shí)驗(yàn)事實(shí),得出一個(gè)粗略的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律:一般說(shuō)來(lái),物質(zhì)易溶于與它結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)中,非極性物質(zhì)易溶于非極性溶劑,極性溶質(zhì)易溶于極性溶劑等。如碘是非極性物質(zhì),故易溶于苯或四氯化碳等非極性溶劑中,而難溶于極性溶劑水中;許多鹽類(lèi)易溶于水,卻不易溶解于苯或四氯化碳等非極性溶劑中。
(2)溫度。大多數(shù)固體物質(zhì)的溶解度是隨溫度的升高而增 大的,如KNO?、 CuSO?等;少數(shù)固體物質(zhì)的溶解度受溫度的影響不大,如NaCl;也有少數(shù)固體物質(zhì)的溶解度隨溫度的升高反 而減小,如Ca(OH)?。此外,還有個(gè)別物質(zhì)的溶解度比較特別,溫度開(kāi)始升高時(shí),溶解度增大,到某溫度時(shí)溶解度達(dá)最大值,溫度繼續(xù)升高時(shí)溶解度反而降低,這主要是由于物質(zhì)的組成發(fā)生了變化,例如:
溶液中的硫酸鈉,在32.4°C以下時(shí),是Na?SO?·10H?O,其溶 解度隨溫度升高而增大;在32.4°C以 上則是Na?SO?,其溶解度隨溫度升高反而下降。溫度對(duì)各物質(zhì)溶解度的影響各不相同,表6-5列出了某些物質(zhì)在不同溫度時(shí)的溶解度。
溶解度和溫度的關(guān)系,用溶解度曲線表示時(shí),較為直觀明確,如圖6-4所示。從圖6-4中可以看出,不同物質(zhì)的溶解度隨溫度改變的情況:各不相同,溫度升高時(shí),溶解度有的增加(如KCl), 有的減少(如Na?SO?),有的增加很快(如KNO?),有的增 加很慢(如NaCl)。
壓力對(duì)固體物質(zhì)溶解度的影響很小,一般可不考慮。
二、液體物質(zhì)在水中的溶解度
液體在水中的溶解度,也是大小不一的,有的可以按任何比例相互溶解,如酒精和水,有的實(shí)際上互不相溶,如水和汞;有的只能在一定限度內(nèi)相互溶解,如四氯化碳和水。
兩種液體能否相互溶解,通常決定于它們的分子結(jié)構(gòu)是否相似,結(jié)構(gòu)愈相似,互相溶解的程度愈大,反之,只能在一定限度 內(nèi)相互溶解,或?qū)嶋H上互不相溶。如酒精( C?H?OH)的結(jié)構(gòu) 中,有和水分子( HOH)結(jié)構(gòu)相似的氫氧基( OH?),又有和 汽油(碳?xì)浠衔锏幕旌衔?的結(jié)構(gòu)相似的碳?xì)浠? C?H??),所以酒精既能溶于水又能溶于汽油,但是水和汽油的結(jié)構(gòu)毫無(wú)共同之處,因此就互不相溶。