淺談?dòng)绊戨x子化合物溶解度的因素

邢科燁+張毅凡

【摘 要】物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定物質(zhì)的性質(zhì)，從物質(zhì)結(jié)構(gòu)出發(fā)通過分析溶液過程中的能量變化，闡述離子半徑對離子化合物 溶解性的影響，并結(jié)合離子極化理論，歸納影響離子化合物溶解度的因素，并結(jié)合已知事實(shí)小心求證，檢驗(yàn)其邏輯性與合理性。

【關(guān)鍵詞】溶解度；焓變熵變；極化作用；離子化合物

一、能量角度

離子化合物的溶解過程可以認(rèn)為：

①離子晶體的正、負(fù)離子克服離子間引力，解離成氣態(tài)離子。

②氣態(tài)離子進(jìn)入水中并與水分子結(jié)合形成水合離子。

即溶解焓△solHmθ溶解焓=晶格能U-水合熱△hHmθ，其中U與正負(fù)離子半徑之和成反比，即U=k1·。而水合熱△hHmθ與正、負(fù)離子半徑成反比，即△hHmθ=k2·（）+k3·（），所以△solHmθ=k1·-k2·-k3·。

離子型化合物晶格能隨離子勢能增大而增大，但這樣的離子與極性水分子間的引力也變大，水合時(shí)放出的能量也更多，究竟是哪種占優(yōu)勢多，要看陰陽離子的匹配情況。

一般規(guī)律為：

①當(dāng)r+

例如NaCl與LiCl，LiCl溶解度大，因?yàn)?，r（Na+）、r（Li+）與r（Cl-）半徑差異大，而r（Li+）

②當(dāng)r+≈r-時(shí)，若r-較小，則隨著r+的減小，U的改變明顯，不利于溶解。

僅從能量方面來考慮物質(zhì)的溶解性，有以下局限。

①對于復(fù)雜離子化合物，如，MaXaYb，適用性欠佳，很難體現(xiàn)陰、陽離子的相互作用關(guān)系。

②尚有許多化合物的熱力學(xué)數(shù)據(jù)不方便測定時(shí)。

③很難確定離子半徑與溶解性的定量關(guān)系（這也是化學(xué)中普遍存在的難題，即定量地描述物質(zhì)結(jié)構(gòu)對物質(zhì)性質(zhì)的決定作用），這就導(dǎo)致了其應(yīng)用范圍的局限性。

因此，還可以用極化作用來解釋物質(zhì)溶解性的差異。

二、極化作用

首先，極化作用的概念：

⑴離子在電場的作用下，核與電子發(fā)生相對位移，產(chǎn)生偶極矩的過程，叫做離子的極化。

⑵離子作為電場，使周圍帶異種電荷的離子被極化而變形的能力叫做極化力。

⑶離子作為被極化的對象，被別的離子極化而變形。

之所以說極化作用對物質(zhì)性質(zhì)的影響是由結(jié)構(gòu)決定的，是因?yàn)闃O化力的大小主要由以下三個(gè)因素決定：

⑴離子半徑r越小，極化力越大。

⑵離子所帶電荷Z；正電荷越高，極化力越大。

卡特雷奇（G.H.Cartledge））曾經(jīng)把r與Z放在一起表示，提出了“離子勢”的概念，來表示陽離子的極化能力。即

⑶離子的電子構(gòu)型：外層電子越多，極化力越大。

陽離子的極化作用強(qiáng)弱有以下規(guī)律

①對于不同電子構(gòu)型，陽離子極化強(qiáng)弱次序18e-（18+2e-）電子構(gòu)型>9-17e-電子構(gòu)型電子構(gòu)型。

②結(jié)合陰離子的變形性越大，其極化作用的表現(xiàn)越明顯。

若離子間由于較強(qiáng)的有極化作用，不可忽略相互間的附加極化作用，而引起的共價(jià)成分增大，而共價(jià)的無機(jī)晶體是難溶于水的。這正是離子極化作用對物質(zhì)在水中的溶解度有較大影響的原因。

例如，鹵化銀在水中的溶解度按AgF、AgCl、AgBr、AgI的次序依次遞減。由此不難對鹵化銀的溶解性遞變作出解釋： Ag為18e-電子構(gòu)型，其極化作用相當(dāng)強(qiáng)，對陰離子的電子云有強(qiáng)烈的吸引作用，使陰離子變形（陰離子極化），而F-、Cl-、Br-、I-變形性逐漸變大，從而導(dǎo)致了溶解度的下降。

三、思考

不管是從能量變化角度還是離子極化角度來分析離子化合物的溶解性，其本質(zhì)仍是物質(zhì)結(jié)構(gòu)對其性質(zhì)影響的具體表現(xiàn)。所以，在研究問題的過程中，要從本質(zhì)出發(fā)，通過基本理論，構(gòu)建一系列合理的、大膽的假設(shè)，并小心地求證、完善，這樣才能更接近事實(shí)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]北京師范大學(xué)無機(jī)化學(xué)教研室等編.無機(jī)化學(xué)（下冊），第四版，北京：高等教育出版社，2002

[2]袁紅霞，肖勝蘭，王佳芬，錢亞兵.鹵化銀在水中溶解度變化規(guī)律的研究，四川師范大學(xué)化學(xué)系

[3]張祖德.無機(jī)化學(xué)，第一版，合肥：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2010

[4]張瑞英.試述離子勢和離子極化理論在無機(jī)化學(xué)中的應(yīng)用，內(nèi)蒙古：內(nèi)蒙古科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院，2003