物質(zhì)溶解度的大小與很多因素有關(guān),主要決定于溶質(zhì)和溶劑的本性以及外界的溫度和壓力。
一、 固體在液體中的溶解度
溫度對固體物質(zhì)溶解度的影響,可以通過實驗繪成的溶解度曲線來表示。圖1-1是幾種固體鹽類在水中的溶解度曲線。
圖1-1 溶解度曲線
從圖1-1中可以看出,大多數(shù)固體物質(zhì)的溶解度隨溫度升高而增大。個別物質(zhì)如醋酸鈣的溶解度,隨溫度的升高反而減小。還可看到硫酸鈉的溶解度曲線,在32.4℃時出現(xiàn)了一個轉(zhuǎn)折點。這是因為32.4℃左右時,硫酸鈉的存在形式不同。在32.4℃以下,與飽和溶液呈平衡的固體是含結(jié)晶水的硫酸鈉Na2SO4·10H2O,隨溫度升高溶解度增大。在32.4℃以上,與飽和溶液呈平衡的固體是無水硫酸鈉Na2SO4,隨溫度上升而溶解度減小。
利用在不同溫度下物質(zhì)的溶解度不同這一性質(zhì),可以進行物質(zhì)的提純以除去其中雜質(zhì)。在實際工作中,常將要是純的物質(zhì)先加熱溶解于適當?shù)娜軇┲,使其成為飽和或接近飽和溶液,趁熱濾去不溶性雜質(zhì),然后將溶液冷卻,這時因物質(zhì)的溶解度減小,勢必從溶液中析出結(jié)晶,而可溶性雜質(zhì)由于含量少,遠未達到飽和而留在母液中。最后過濾,使析出的結(jié)晶與母液分離而得到較純物質(zhì)。這種操作稱為重結(jié)晶。
值得注意的是有些物質(zhì)在溫度降低時,溶液中所含溶質(zhì)的量雖超過了該溫度下飽和溶液所含溶質(zhì)的量,溶質(zhì)也不析出,這種溶液稱為過飽和溶液。過飽和溶液是不穩(wěn)定的體系,稍一振蕩或投入一小顆粒結(jié)晶,多余的溶質(zhì)立即從溶液中析出而成為飽和溶液。醫(yī)學.全在線m.gydjdsj.org.cn
二、氣體在液體中的溶解度
氣體的溶解平衡是指在密閉容器中,溶解在液體中的氣體分子與液體上面的氣體分子保持平衡。溶解達平衡時,氣體在液體中的濃度就是氣體的溶解度。通常用1體積液體中所能溶解氣體的體積表示。表1-1是一些氣體在水中的溶解度。
表1-1 一些氣體在水中的溶解度
溫度/℃ | O2 | H2 | N2 | CO2 | HCL | NH3 |
0 | 0.0489 | 0.0215 | 0.0235 | 1.713 | 507 | 1176 |
20 | 0.0310 | 0.0182 | 0.0155 | 0.878 | 442 | 702 |
30 | 0.0261 | 0.0170 | 0.0134 | 0.665 | 413 | 586(28℃) |
35 | 0.0244 | 0.0167 | 0.0126 | 0.592 | —— | —— |
從表1-1中可以明顯地看出,溫度升高,氣體的溶解度減小。也可以看出,不同的氣體在水中的溶解度相差很大,這與氣體及溶劑的本性有關(guān)。H2,O2,N2等氣體在水中的溶解度較小,因為這些氣體在溶解過程中不與水發(fā)生化學反應,稱為物理溶解。而CO2,HCL,NH3等氣體在水中的溶解度較大,因為這些氣體在溶解過程中與水發(fā)生了化學反應,稱為化學溶解。
氣體在液體中的溶解,除與氣體的本性、溫度有關(guān)外,壓力對氣體的溶解度的影響也比較大。壓力和分壓的單位是帕(或帕斯卡,符號Pa),通常用千帕(符號kPa)表示。101.325kPa(或101325Pa)相當于過去1atm(1大氣壓),133.32Pa相當于1mmHg,作為非國際單位制的atm和mmHg本書不再使用。