離子化合物的溶解性規(guī)律探討

摘 要：離子化合物溶解性問題是近年來(lái)大多學(xué)者研究的重點(diǎn)，無(wú)論在教學(xué)活動(dòng)或日常生活中，剖析物質(zhì)溶解問題均有積極意義。本次研究將對(duì)離子化合物溶解流程與一般影響因素做簡(jiǎn)單介紹，同時(shí)提出判斷離子化合物溶解性的方法，并總結(jié)離子化合物溶解性規(guī)律。

關(guān)鍵詞：離子化合物;溶解性;影響因素;規(guī)律

前言：物質(zhì)溶解程度是判斷物質(zhì)物理性質(zhì)的關(guān)鍵。盡管既往研究資料中從物質(zhì)溶解程度角度出發(fā)，做溶解性問題剖析，但仍無(wú)較為完整的溶解性規(guī)律。對(duì)此情況，考慮由溫度、熱力學(xué)、極化力角度對(duì)水中離子化合物溶解情況判斷，尋找一般規(guī)律。

一、離子化合物溶解流程與影響因素分析

（一）溶解流程介紹

關(guān)于物質(zhì)溶解流程，取離子化合物問研究對(duì)象，實(shí)現(xiàn)的過程可具體細(xì)化為兩個(gè)步驟，包括：第一，借助離子晶體正負(fù)離子，對(duì)離子相互作用進(jìn)行克制。該過程亦可被叫做吸熱過程，指為晶格解離后，將以氣態(tài)正離子、負(fù)離子形態(tài)呈現(xiàn)，保持晶格升華狀態(tài)。第二，放熱過程。極性水分子與氣態(tài)正負(fù)離子結(jié)合，有水合負(fù)離子與正離子產(chǎn)生，這一水合過程可稱之為放熱過程。

（二）溶解影響因素分析

以離子化合物為例，物質(zhì)溶解中受到的影響因素較多。具體剖析其中的影響因素，包括：①溫度因素，溶解大小受整個(gè)過程中熱量變化影響極為明顯，如溶解處于吸熱階段，溶解度將在溫度升高下保持增加狀態(tài)，而溶解過程處于放熱階段，溶解度在溫度升高情況下保持遞減趨勢(shì)。對(duì)于離子化合物成分，其中的化合物包括CO3、Na2等，于水內(nèi)溶解，溫度升高下會(huì)提高溶解度，而有部分如NaCl化合物在溫度升高下無(wú)明顯的溶解度變化表現(xiàn);②熱力學(xué)因素，根據(jù)以往研究資料，提示在判斷離子化合物溶解程度中，可取標(biāo)準(zhǔn)自有能為參照，如利用△sGθ、△sHθ、△sSθ表示標(biāo)準(zhǔn)自由能變、溶解標(biāo)準(zhǔn)焓變與熵變，有△sGθ=△sHθ-△sSθ，溶解標(biāo)準(zhǔn)自由能為負(fù)值、正值情況下，溶解程度有不同變化;③極化作用力，其對(duì)溶解過程影響極為明顯，若化合物形成為正負(fù)離子共同作用，離子間無(wú)極化力，此時(shí)溶解程度較高。這種極化作用表現(xiàn)，主要受正負(fù)離子電子構(gòu)型、電荷與正負(fù)離子半徑影響。

二、判斷離子化合物溶解性的常見方法

（一）定量計(jì)算

實(shí)際判斷物質(zhì)溶解程度中，常見的方法以定量計(jì)算方式為主，該計(jì)算方法下，強(qiáng)調(diào)忽視壓力、溫度外界影響因素，對(duì)影響物質(zhì)溶解濃度判斷的影響因素分析。本次研究中選擇無(wú)機(jī)含氧酸鹽為例，在判斷溶解程度中，影響因素包括：第一，離子電荷數(shù)因素。對(duì)于無(wú)極含氧酸根離子，其電荷數(shù)多少很大程度受含氧原子數(shù)量影響，但需注意成酸原子、各氧原子在成鍵方式上有一定差異，若氧原子電荷數(shù)量較少，將無(wú)法吸引正離子，其意味正離子溶解程度增加。第二，電負(fù)性差值影響因素。對(duì)于無(wú)機(jī)含氧酸根離子，成酸原子、氧原子有較小的電負(fù)性差，此時(shí)氧原子將無(wú)法吸引成酸原子電子云，減少氧原子負(fù)電荷數(shù)量，這樣正離子將無(wú)法被無(wú)極含氧酸根離子吸引，增大鹽溶解性。假定以K1與K2表示比例常數(shù)，氧原子個(gè)數(shù)由A描述，成酸原子與氧原子電負(fù)性差值利用△x描述，電荷數(shù)由Z表示，溶解性參數(shù)以S1描述，則有。根據(jù)該公式，可做溶解性定量計(jì)算。

（二）基于標(biāo)準(zhǔn)自由能變的判斷方法

所謂標(biāo)準(zhǔn)自由能變，引入至物質(zhì)溶解過程中，主要用于離子化合物溶解難易程度的判斷，由影響物質(zhì)溶解因素的分析中可發(fā)現(xiàn)，在溫度值恒定情況下，對(duì)溶解標(biāo)準(zhǔn)自由能變其決定作用的主要為溶解熵變、焓變，這兩個(gè)值為正或負(fù)，包括多種情況，具體表現(xiàn)為：第一，熵變值為負(fù)，而焓變值為正。該種情況下，標(biāo)準(zhǔn)自由能變以正值呈現(xiàn)，溶解難以實(shí)現(xiàn)，其意味物質(zhì)溶解較為困難。第二，熵變值為正，焓變值為負(fù)。該情況下標(biāo)準(zhǔn)自由能以負(fù)值呈現(xiàn)，溶解順利實(shí)現(xiàn)，意味物質(zhì)溶解較為容易。第三，焓變值與熵變值均為負(fù)值情況。此時(shí)判斷溶解難易程度，若焓變值大于熵變值，溶解容易。第四，熵變值與焓變值為正值。該情況下標(biāo)準(zhǔn)自由能以正值、負(fù)值呈現(xiàn)的可能性相同，假若焓變值低于熵變值，此時(shí)在溫度升高下，溶解程度將不斷強(qiáng)化。由此可見，實(shí)際判斷物質(zhì)溶解程度中，可通過標(biāo)準(zhǔn)自由能的判斷，獲取焓變值與熵變值，計(jì)算后得出最終結(jié)果。

（三）離子化合物溶解性規(guī)律總結(jié)

在離子化合物溶解性規(guī)律方面，盡管目前大多研究資料中均有所涉及，但均從某一方面做規(guī)律分析，或利用試驗(yàn)得出最終結(jié)果。綜合這些成果以及本次研究中提出的影響因素、判斷方法，可將溶解規(guī)律總結(jié)為：①離子帶電荷少，自身半徑較大，此時(shí)物質(zhì)溶解較為容易;②離子化合物負(fù)離子、正離子保持較大半徑差，有較大溶解度，反之則較小。其可說(shuō)明離子化合物為同一類型情況下，正負(fù)離子半徑保持較大差，溶解更加容易。此外，若溶解過程中有較強(qiáng)的極化作用，此時(shí)化合物由變形性較大離子構(gòu)成，溶解較為困難。綜合來(lái)看，離子化合物溶解過程中，其溶解規(guī)律很大程度與影響溶解的因素存在關(guān)聯(lián)，如極化力作用等[2]。

結(jié)論：物質(zhì)溶解性規(guī)律的研究是解決教學(xué)實(shí)踐與日常生活中許多問題的關(guān)鍵。實(shí)際剖析該規(guī)律中，應(yīng)正確認(rèn)識(shí)溶解一般過程與影響因素，選擇定量計(jì)算、溶解標(biāo)準(zhǔn)自由能變等方法做溶解判斷，在此基礎(chǔ)上總結(jié)溶解規(guī)律，這樣才可準(zhǔn)確做物質(zhì)溶解性分析。

參考文獻(xiàn)

[1]周立梅，李葉平.離子化合物的溶解性規(guī)律探討[J].科技風(fēng)，2017，（13）：48.

[2]王篤年.關(guān)于堿金屬元素及其化合物的系列問題（4）——堿金屬元素之二[J].高中數(shù)理化，2015，（01）：45-46.

作者簡(jiǎn)介：李穎;女;1991.09;籍貫：山東省夏津縣;工作單位：海拉爾二中;研究方向：學(xué)科教育（化學(xué)）;學(xué)歷：碩士研究生;職稱：初級(jí)