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《物質(zhì)的溶解性》物質(zhì)的溶解PPT課件2

《物質(zhì)的溶解性》物質(zhì)的溶解PPT課件2 詳細(xì)介紹:

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《物質(zhì)的溶解性》物質(zhì)的溶解PPT課件2

同一物質(zhì)在不同溶劑中溶解度大不相同

食鹽溶于水,但幾乎不溶于苯;

乙醚易溶于苯而微溶于水;

生活中衣服上的油跡易溶于汽油而不溶于水;

AgCl不溶于水,而AgNO3易溶于水;

相似相溶規(guī)律

結(jié)構(gòu)相似的化合物容易互溶;結(jié)構(gòu)相差很大的化合物不易互溶。

問(wèn)題:

辛醇,高級(jí)脂肪酸均是極性分子,為什么不溶于水?

碳酸鈣、硫酸鋇均是離子型化合物,為什么不溶于水?

... ... ...

一、從物質(zhì)結(jié)構(gòu)角度闡明溶解性規(guī)律 

1.溶解是物理化學(xué)過(guò)程 

氫氧化鈉和硝酸鈉溶解時(shí)發(fā)生熱量變化

氫氧化鈉溶液溫度升高

硝酸鈉溶液溫度降低

形成溶液后,體積減小; 

形成溶液后,體積增大。

發(fā)生顏色變化:無(wú)水硫酸銅溶于水中,得到藍(lán)色溶液。

... ... ...

2.影響溶解性的因素 

混亂度增加

自然界中,在不需要外界提供顯著能量的情況下,體系總是傾向于增加混亂度。

例子:O2、NO2混合

能量效應(yīng)

微粒間作用力總是傾向于變成大的。

... ... ...

二、結(jié)構(gòu)單元是分子時(shí)溶質(zhì)的溶解性(只考慮溶劑是液體的情況)

液-液相溶

固-液相溶

氣-液相溶

(1) 液—液相溶 

a、戊烷、己烷以任意比互溶

分析:分子結(jié)構(gòu)相似,分子間作用力相近,就容易互溶。 

溶解動(dòng)力——混亂度增加 

問(wèn)題:苯和乙醚能夠互溶嗎?

苯是非極性分子,乙醚是弱極性分子,分子間作用力均以色散力為主,結(jié)果是完全互溶。

b、乙醇—H2O完全互溶

分析:溶解時(shí)環(huán)境變化不大,溶解動(dòng)力—混亂度增加

... ... ...

一些低分子量的含氧有機(jī)物能溶于水,在于其分子結(jié)構(gòu)存在下列特點(diǎn):

一般都是極性分子,靜電力在分子中占有的比重較大;

在液態(tài)時(shí),分子間也可能形成氫鍵。

甲醇、乙醇

低分子量的醛、酮,如丙酮是極性分子,分子間無(wú)氫鍵,但與水分子間可形成氫鍵;旧喜粶p少單位體積液體中分子間的氫鍵數(shù),又使丙酮和水分子的無(wú)序程度增加,能量降低,易溶于水。(乙醚)

辛醇(極性分子,有氫鍵)與水?

... ... ...

總結(jié):液-液相溶的三種情況

兩種液體可以任何比例無(wú)限止地互溶,即完全互溶。

乙醇與水;甘油與水;苯與乙醚;四氯化碳與氯仿

在一定溫度下,相互之間有一定的溶解度

乙醚一滴一滴地加入水中,或?qū)⑺坏我坏蔚丶尤胍颐阎校鸪醵汲删鶆蛉芤。但繼續(xù)加入,溶液就分兩層,上層是水在乙醚中所形成的飽和溶液(約含3%的水),下層是乙醚在水中的飽和溶液(約含7%的乙醚)。

兩種液體幾乎完全不溶

石油與水;汞與水

... ... ...

規(guī)律1、在同一溶劑中一般是沸點(diǎn)高的氣體易溶解 

原因:氧分子所含的電子數(shù)較氮分子多,電子云受到兩核的吸引力較小,所以氧分子的極化率比氮分子大,與水分子作用時(shí)的色散力、誘導(dǎo)力均較氮分子強(qiáng),故在水中的溶解度比氮分子大。

規(guī)律2、非極性氣體一般易溶于非極性溶劑,極性氣體一般易溶于極性溶劑 

1體積苯(非極性溶劑)可溶解3.5體積氫,只能溶解0.02體積氨!

規(guī)律3、從化學(xué)性質(zhì)考慮,凡能與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的氣體或溶于水易電離的那些氣體在水中溶解度都較大,因?yàn)檫@些氣體在水中不僅僅是溶解。 

如:20℃時(shí)HCl和NH3在水中的溶解度都非常大。

... ... ...

三、無(wú)機(jī)鹽在水中的溶解性 

固體內(nèi)部——離子間作用力    強(qiáng)   難溶

水合離子——離子—偶極水分子作用力   強(qiáng)   易溶

影響晶格能和水合能的因素 

①離子半徑 

陰陽(yáng)離子以一大一小結(jié)合,則有利于水合能,不利于晶格能,這樣的鹽類易溶。

例如堿金屬鹵化物中Li+很小,它與大的陰離子Cl-、Br-、I-等生成的鹽易溶于水

F-、CH3COO-較小,他們與大的陽(yáng)離子Na+、K+、Rb+、Cs+生成的鹽就較易溶于水

②離子電荷 

電荷越高,一般晶格能增長(zhǎng)顯得更突出,將不利于鹽類的溶解。 

Na+、K+、NH4+、NO3-、Cl-、Ac-的鹽類大多易溶

CO32-、PO43-、S2-等鹽大多難溶

③陰陽(yáng)離子堆積方式

r-/r+=1.4左右時(shí),晶體間陰陽(yáng)離子吸引力較大。在這種比值時(shí),陰、陽(yáng)離子分別被6—8個(gè)異號(hào)離子包圍,陰陽(yáng)離子接觸較好,能得到較大晶格能,這時(shí)能使晶格能發(fā)揮較大優(yōu)勢(shì),阻止鹽類溶解。

... ... ...

常見(jiàn)鹽類的溶解性規(guī)律:

1、所有堿金屬鹽(包括銨鹽)及其氫氧化物均可溶于水;

2、所有硝酸鹽、醋酸鹽都可溶于水;

3、硫酸鹽大多能溶,只有BaSO4、PbSO4難溶,CaSO4、Ag2SO4、Hg2SO4微溶;

4、氯化物大多能溶,只有AgCl、Hg2Cl2難溶,PbCl2微溶;

5、硫化物、碳酸鹽、磷酸鹽、亞硫酸鹽及硅酸鹽,除鉀、鈉、銨鹽外,通常都是難溶于水的;

6、堿類中,氨、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋇能溶,氫氧化鈣微溶,其它難溶。

... ... ...

氫氧化鈣的溶解度隨溫度升高而降低:

氫氧化鈣有兩種水合物:Ca(OH)2·2H2O和Ca(OH)2·1/2 H2O。

這兩種水合物的溶解度都較大,無(wú)水氫氧化鈣的溶解度很小。

隨著溫度升高,結(jié)晶水合物逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)水氫氧化鈣。

五、其它因素的影響-電解質(zhì)存在 

鹽效應(yīng):PbSO4溶液中加入NaNO3,使PbSO4溶解度增大。

同離子效應(yīng):飽和KClO4中加入KCl或飽和KClO4中加入NaClO4,使KClO4溶解度下降。

鹽效應(yīng)對(duì)非電解質(zhì)在水中溶解度的影響

鹽析:若把某種鹽加入非電解質(zhì)飽和溶液中,溶解度下降,有非電解質(zhì)析出;

鹽溶:若溶解度增加。

... ... ...

六、溶解度參數(shù) 

溶解時(shí)分子間作用力的情況

F11——溶質(zhì)分子間作用力,F(xiàn)22——溶劑分子間作用力,

F12——溶質(zhì)—溶劑分子間作用力

1、若F11=F22,則F11=F22=F12,易溶;

2、若F11>>F22或F22>>F11,要足夠的能量才能打開(kāi)溶質(zhì)或溶劑分子間力,以重新形成溶質(zhì)—溶劑分子間力,才能發(fā)生溶解。

對(duì)溶質(zhì)、溶劑分子間力的描述——溶解度參數(shù)δ

液體溶劑,可用摩爾蒸發(fā)能來(lái)衡量其內(nèi)部作用力大小,ΔE——內(nèi)聚能密度,V——摩爾體積,δ(溶解度參數(shù))——溶解度參數(shù)是分子間力的一種量度,對(duì)高聚物,δ與鏈段結(jié)構(gòu)有關(guān),因?yàn)樵诟呔畚锶芙鈺r(shí)是鏈段作為體積對(duì)等單位與溶劑分子互換位置的。

例:雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂  

... ... ...

1、溶解度參數(shù)的測(cè)定 

原理:溶解度參數(shù)是分子間力的一種量度,反映分子間力的各種物理常數(shù)均應(yīng)與δ有關(guān);理論上,可將分子間力看作是組成物質(zhì)分子的化學(xué)基團(tuán)及原子相互作用的反映,找出反映這種相互作用的各基團(tuán)及原子的引力常數(shù),它們具有加和性,從而定量算出δ值;實(shí)驗(yàn)上,根據(jù)已知溶解度參數(shù)的物質(zhì)和某物質(zhì)之間的相溶性,從實(shí)驗(yàn)上測(cè)定之。

由物理常數(shù)蒸發(fā)熱求δ,δ與蒸發(fā)熱的關(guān)系如下:ΔE0

kcal/molΔ E—摩爾蒸發(fā)能,V—摩爾體積,

ΔH—摩爾蒸發(fā)潛熱(cal/mol),

—密度(g/mol),M—摩爾分子量,

R—氣體常數(shù)(1.986),T—絕對(duì)溫度。

2、根據(jù)溶解度參數(shù)判斷高聚物可溶性 

溶質(zhì)、溶劑的δ值相近,δ1與δ2的差值小于1.3—1.8時(shí),就可互相溶解。

例1:聚氨酯樹(shù)脂δ—10.3,若選用二甲苯8.8或γ—丁內(nèi)酮12.6,與10.3有一定差值,可選用混合溶劑:δ混=0.338.8+0.67×12.6=10.6,33%的二甲苯和67%的γ—丁內(nèi)酮形成的混合溶劑。

例2:聚四氟乙烯δ=5.8—6.4,很難找到合適溶劑。

例3:聚氯乙烯δ=9.7,聚碳酸酯δ=9.5,可選:二氯甲烷δ—9.7、CHCl3δ—9.3、環(huán)己酮δ—9.9、四氫呋喃δ—9.1,實(shí)際情況:聚氯乙烯用環(huán)己酮或四氫呋喃作溶劑,聚碳酸酯用氯仿或二氯甲烷作溶劑,考慮溶劑化原則,

... ... ...

溶解度參數(shù)的一些應(yīng)用舉例 

1、溶劑的配方設(shè)計(jì)

δ混=Φ1δ1+Φ2δ2+Φ3δ3+…+Φnδn=

Φ—各組分的體積分?jǐn)?shù),δ—各組分的溶度參數(shù)

                                       溶度參數(shù)相近原則

配制涂料溶劑時(shí)的三原則    極性相似原則

                                       溶劑化原則

2、設(shè)計(jì)耐腐蝕聚合物  Δδ=|δ1-δ2|

                    Δδ<1.7  不耐腐蝕

耐腐蝕性能    Δδ>2.5  耐腐蝕

                    Δδ=1.7—2.5  有條件的耐或不耐

利用溶度參數(shù)的差值Δδ設(shè)計(jì)耐腐蝕的聚合物涂料。

根據(jù)化學(xué)基團(tuán)和原子的引力常數(shù)值,調(diào)整聚合物的組成,——通過(guò)單體配料比的改變,而獲得具有指定溶解度參數(shù)的聚合物。

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