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热力学解释溶解度问题

来源:网络 作者:佚名 时间:03-26 手机版

溶解度,符号为S,在一定温度下,某固态物质在100g溶剂中达到饱和状态时所溶解的溶质的质量,叫做这种物质在这种溶剂中的溶解度。物质的溶解度属于物理性质。

固体和液体的溶解度基本不受压力的影响,而气体在液体中的溶解度与气体的分压成正比。 物质的溶解度对于化学和化学工业都很重要,在固体物质的重结晶和分级结晶、化学物质的制备和分离、混合气体的分离等工艺中都要利用物质溶解度的差别。

热力学解释溶解度问题

320℃以下,硫酸钠析出Na2SO4·10H2O晶体,溶解熵大于零。
根据吉布斯公式:ΔG=ΔH-TΔS。由于温度升高,所以ΔG降低,溶解度增大;

而在320℃以上,Na2SO4析出时不带结晶水,溶解熵小于零,同理可得出结论。

溶解度随温度的变化而变化的微观解释

这个问题其实非常困难。因为实际上现在化学对于水的一些微观形态还都没有搞清楚,更别提溶解的细致机理了。所以我觉得这个问题应该换一个思路来思考,不是从微观,而是从宏观,通过热力学来解释。当然不知您对热力学的解释是否有兴趣。
热力学解释这个问题的话主要是从热力学第三定律,它的最普通的一种表述方法就是自发过程都是吉布斯自由能减小的过程。而G=H-TS,其中G是吉布斯自由能,H是焓,描述变化中体系的放热的。T是热力学温标,S是熵,描述体系混乱程度的。溶解过程,固体由规则的晶体变成杂乱运动的溶剂化微粒,是要增加的,而热力学温度总是为正,所以说很容易看出,对于一个具体的溶解过程,熵变是正的,而随着T越大,-Tdelta(S)(我不会打三角,delta(S)就是这个过程的熵变)越小,delta
(G)越负,表明溶解的趋势越大。而溶解过程当达到饱和的时候是一个平衡过程,趋势大就代表达到平衡时溶解的量要多。
我已经用尽可能简单的语言解释了最基本的问题了,后面的只是一些提醒,因为我比较希望严谨一些。实际上问题仍然很复杂。1,其实熵变和焓变也是温度的函数,虽然很不明显,但温度尺度要比较大的话也会有影响。2,最关键的一点,就是随着温度变化溶剂的行为会有非常明显的变化,这使得溶解的熵变和焓变会有明显的变化。3,趋势大并不代表速度快。4,最后一点,我没有从温度影响微观粒子运动速度方面来解释是因为我觉得那样可能不完全,因为有一些化合物,比如氢氧化钙,溶解度是随温度升高而降低的。这明显是矛盾。从我所接触的一些材料我觉得可能溶解有更复杂的机制,其中我觉得最重要的溶剂化效应。

如何从热力学解释硫酸钠溶解度的变化?强手帮帮忙啊!!!

溶解是一个物质自分子化向离子化转化的过程
硫酸钠溶解存在碳酸根和碳酸氢根的水解(分子化)
水解是个吸热过程 可逆反应
温度的升高会使粒子运动加快 平均动能增大 反应速率加快 溶解度增大 但同时 温度升高会使平衡向分子化的方向移动 溶解度减小
当温度达到某一值时 溶解度增大的趋势小于减小的趋势 溶解度减小 之前 溶解度增大

是什么决定了物质的溶解度?

物质溶解与否,溶解能力的大小,一方面决定于物质的本性;另一方面也与外界条件如温度、压强、溶剂种类等有关。在相同条件下,有些物质易于溶解,而有些物质则难于溶解,即不同物质在同一溶剂里溶解能力不同。通常把某一物质溶解在另一物质里的能力称为溶解性。例如,糖易溶于水,而油脂难溶于水,就是它们对水的溶解性不同。溶解度是溶解性的定量表示。
固体物质的溶解度是指在一定的温度下,某物质在100克溶剂里达到饱和状态时所溶解的克数。在未注明的情况下,通常溶解度指的是物质在水里的溶解度。如20℃时,食盐的溶解度是36克,氯化钾的溶解度是34克。这些数据可以说明20℃时,食盐和氯化钾在100克水里最大的溶解量分别为36克和34克;也说明在此温度下,食盐在水中比氯化钾的溶解能力强。
通常把在室温(20度)下,溶解度在10g/100g水以上的物质叫易溶物质,溶解度在1~10g/100g水叫可溶物质,溶解度在0.01g~1g/100g水的物质叫微溶物质,溶解度小于0.01g/100g水的物质叫难溶物质.可见溶解是绝对的,不溶解是相对的.
气体的溶解度还和压强有关。
压强越大,溶解度越大,反之则越小。
温度越高,气体溶解度越低。

溶解度是与溶质温度还是溶剂温度有关

温度的本质是物质微观状态下的分子动能,溶解虽然是一个物理过程,但也涉及到一些离子键、氢键、范德华力等分子键作用力的变换。
从动力学角度讲:温度升高,分子的动能越大,溶剂分子和溶质分子就发生更多的碰撞和接触,溶解也就更快。(也就是说,不管溶剂还是溶质,只要温度升高,都有助于溶解速度)
从热力学角度讲:对于溶解反应△H>0的反应(大多数溶解反应都是放热反应),反应温度升高,反应朝正方向进行,溶解度增大,反之溶解度减小。(溶解度主要取决于溶解温度,也就是整体温度)
所以溶解度既与溶剂温度有关也与溶质温度有关。

NaOH的溶解度问题

上面几位应该都注意到了阿伦尼乌斯公式跟溶解度是没关系。前者是研究反应快慢这个动力学问题的,后者与溶解平衡这个热力学问题有关,两者不属于同一个范畴。阿伦尼乌斯公式不适用于讨论溶解度,我下面就不再提它了。
但上面几位都没说明楼主提到的现象“NaOH溶于水放热,NaOH的溶解度随温度升高而升高”与基于勒夏特列原理的推理得到的结论相悖的根本原因。
勒夏特列原理是一个普适的原理,是绝不可能错的。楼主提到的现象也无疑是对的。矛盾产生的原因在于楼主提到的一部分事实并不能用于基于勒夏特列原理的推理。
楼主提到的“NaOH溶于水放热”一般指的是NaOH溶于纯水放热或者在纯水里溶解NaOH至饱和的整个过程是放热的。
而勒夏特列原理的表述里“升高温度,反应向吸热方向移动”这一句中“吸热”所指的是在接近平衡的条件下反应吸热。很明显,只有接近平衡态的性质才能决定平衡移动的方向。应用到楼主的这个问题里,就是在NaOH的水溶液接近饱和的条件下,NaOH溶于水这一过程吸热。只有这样,才能得到符合事实的“NaOH的溶解度随温度升高而升高”这个结论。事实上,在接近饱和的NaOH水溶液里继续溶解NaOH就是一个吸热过程。
整个过程的放热和接近饱和时的吸热并不矛盾。因为接近饱和之前的绝大部分溶解过程都是放热的,总的过程一定是放热的。通过分析溶解热的构成可以理解这个变化。溶解可以看作晶体拆分成单个离子,各个离子再分别与水结合,溶于水的过程。前一部分是吸热的,后一部分是放热的。前一部分不涉及溶液的变化,只与晶体有关,因此在整个溶解过程中基本是不变的。而后一部分所放的热量则依赖于溶液的浓度:NaOH溶于纯水或稀溶液时,离子间距很大,极性的水分子可以和离子发生充分的静电作用而放出大量的热;当溶液中离子浓度很大时,带电离子的排斥变得明显,并且大量水分子已经通过静电作用被离子吸引,没有足够的自由水分子与新溶解的离子发生作用而放出能量,因此这个过程的放热会大大减小,以至于小于把晶体拆分成单个离子所需要吸收的能量,而使整个过程变得吸热。

从微观角度分析,升高温度能加快晶体溶解度的原因?

首先,一般来说温度降低溶解度会降低。这个应该从热力学公式理解:ΔG=ΔH-TΔSΔG是吉布斯自由能,越小,则反应越进行得彻底。ΔS是熵,分子越自由,熵越大。(不懂的话,百度百科,或看无机化学)一般来说,溶解时熵变大,这是由于在固体里只可以晶格振动,溶液里是自由离子,所以溶解过程一般来说熵变大。所以ΔS>0。当温度T上升,ΔG减小,所以溶解度增大。

溶质的温度与溶解度有关吗,详细看下文,急急,有追加

首先,溶质的溶解的本质是分子的热运动,也就是说无论溶剂还是溶质,温度上升都会加速溶解,也会增大溶解度,但是食盐溶解度受温度影响不大,所以不会有什么影响
(我是物化的学生而已,不是专业人士,我也不希望误人子弟)

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