| 词条 | 溶液 |
| 释义 | § 简介 两种或两种以上化学性质可区别的物质所组成的均匀混合物。溶液的组成比有一定的连续变化范围，溶液的性质随组成比而连续变化，均匀是指在这个单一相中物质的分散程度达到分子水平。具有上述特征的实体可能是气态的、固态的或是液态的，溶液一词习用上是专指液体溶液，特别是水溶液；对于液－液组成的溶液在多数事例中称为混合物（见溶液类型）。 溶液 对于气体或固体溶于液体而成的溶液，习惯上把气体或固体叫溶质，液体叫溶剂；对于两种液体所组成的溶液，则把含量较多的组分叫溶剂，少者叫溶质，它们具有相对的意义。 在自然界中纯物质极少，溶液是最主要的物质存在形式。人体中的体液是溶液，不知道溶液性质就不能了解生命现象；黄铜是铜和锌的溶液（合金）；空气则是由氮气、氧气、稀有气体等组成的气体混合物。要了解这些物质，就需要了解溶液性质的基本规律和内在原因。又如在许多工业过程中，反应必须在溶液中才容易发生和控制，溶剂环境影响着化学反应的机理和速率；化工生产中的萃取、蒸馏、盐析等操作和生物学、地球化学、地质学等学科研究中都涉及溶液，因此，溶液问题在化学和这些学科中占有重要位置。 溶解度 溶解是人们经常遇到的现象，不同物质形成溶液的可能性和溶解度的大小等问题，早为人们所关注，但迄今认识上还很不成熟。早期人们根据一些经验来认识它。例如,水是具有多羟基分子物质的良溶剂;烃类易于相互溶解；二硫化碳是硫和碘的良溶剂，而对分子中具有极性集团的物质则是不良溶剂。所以，曾以一句谚语“相似者相溶”来描述这种溶解的特性。然而，随着溶液种类的增多，发现这个原则不能概括许多事例，例如甲醇和苯、水和二甲基甲酰胺、苯胺和二乙基醚、聚苯乙烯和氯仿在室温下皆能在全组成比范围内混溶。这里，每对物质的分子是不相似的。也可以指出一些相似而不溶的情况,例如,聚乙烯醇不溶于乙醇；醋酸纤维不溶于乙酸乙酯；聚丙烯腈不溶于丙烯腈；四氯化锡在苯中比在四氯化碳中更易溶解。这些事例表明：以“相似与否”作为原则，不能概括地描述多种多样的溶解性质。虽然如此，当前不使用“相似”一词，而根据分子极性所导致的分子间相互作用的大小来估计溶解性质的作法是有实用意义的，这一点可由表看出： 溶液 溶度参数 利用实验得到的物质的溶度参数，可以估计非电解质在有机溶剂中的溶解度。溶度参数 δ的定义是： 式中E为摩尔凝聚能；Vm为摩尔体积,在低于正常沸点温度时，E近似等于该物质的蒸发能ΔU。由实验结果可知，一种溶质的良好溶剂的 δ值，必与这个溶质的 δ值相近。如果两种溶剂之一的δ值较溶质高；另一种较溶质低,则两者的混合物比单一溶剂对溶质的溶解能力更好。这个现象为上表所示内容的一个方面。多数的酸、碱、盐易溶于水和其他极性溶剂。 决定溶液性质的因素 在溶液中,分子足够接近,各种分子间的力皆起着一定作用；分子在溶液中占据空间，具有局部的和统计性质的排布状况。从本质上看，溶液性质和溶解现象决定于两方面特性：其一是溶液和纯物质的结构；其二是分子间作用力的大小和性质。例如普通盐水是由氯化钠离子晶体和缔合液体水所形成，在溶液中离子电场的作用导致一定数量邻近离子的水偶极子固定取向，性质上表现为与离子相联结，并且离子电场也影响着较远区域的水分子性质，并改变了水的初始结构状态。溶液性质随浓度的变化，也是由上述结构和分子、离子间相互作用的变化所决定。两个低碳的且碳原子数相近的烷烃混合时，体积和热量变化接近零值，所形成的混合物相当好地遵守拉乌尔定律。这显然是由于它们的纯质是非极性分子组成的简单分子液体，各自的分子间相互作用的大小和性质皆相近，得以形成接近理想的分子混合物。醇－水溶液的性质则取决于同种分子间氢键缔合结构的破坏和异种分子间氢键缔合结构的形成。随着溶液组分的不同，结构和分子间力的特征也不同，构成了溶液研究的广阔内容。 结构和分子间相互作用这两项因素不是各自独立的，分子间力左右着结构状态；结构状态又决定着体系的势能。与热力学函数联系起来,熵反映了无序度的量度,是一种结构性质;焓是势能的量度,就是使所有分子互相分离所需的能量。溶解是自发过程，在等温等压下吉布斯函数降低值ΔG是由焓变ΔH和熵变ΔS两项组成： ΔG＝ΔH-TΔS 如果溶解前后分子间相互作用等同并为无序混合,即ΔH＝0，而且ΔS符合理想值,则由此形成理想溶液。实际溶液总是不同程度上偏离理想溶液。有的溶液性质主要决定于结构因素，这种类型的极限情况是 ΔH为零，ΔG即为－TΔS，称为无热溶液。有的溶液性质主要决定于同种分子和异种分子间相互作用的不同,其极限情况是ΔH不等于零,而混合是无序的,－TΔS符合理想值，称为正规溶液。在理论上，有着多种溶液模型，其共同点都是针对一定的典型溶液性质，以统计力学为基础对溶液中分子的分布和相互作用给出数学处理，从而计算溶液的热力学函数。这些模型是实际溶液的近似。理论工作促进了对溶液本质的认识和对溶液性质的解释。 溶液问题涉及很多学科，许多知识皆是探讨溶液本质所需要的，诸如化学热力学、统计力学、分子结构、化学反应及其机理、化学键及分子间相互作用、相变和相平衡，以及物质的气态、液态和固态的性质等。 § 分类 气态溶液：气体混合物，简称气体（如空气）。 液态溶液：气体或固体在液态中的溶解或液液相溶，简称溶液（如盐水）。 固态溶液：彼此呈分子分散的固体混合物，简称固溶体（如合金）。 读法：一般读作“某某（溶质）的某（溶剂）溶液”，如酒精可读作“乙醇的水溶液” 说明：如果溶剂是水，可以简称为某溶液 如“乙醇的水溶液”可以叫做乙醇溶液 如果两种液体互溶，有水则以水为溶剂，否则以质量大的为溶剂。 饱和溶液：在一定温度、一定量的溶剂中，溶质不能继续被溶解的溶液。 不饱和溶液：在一定温度、一定量的溶剂中，溶质可以继续被溶解的溶液。 饱和与不饱和溶液的互相转化： 不饱和溶液通过增加溶质（对一切溶液适用）或降低温度（对于大多数溶解度随温度升高而升高的溶质适用，反之则须升高温度，如石灰水）、蒸发溶剂（溶剂是液体时）能转化为饱和溶液。 饱和溶液通过增加溶剂（对一切溶液适用）或升高温度（对于大多数溶解度随温度升高而升高的溶质适用，反之则降低温度，如石灰水）能转化为不饱和溶液。 规则溶液：1929年J.H.Hildebrand提出了规则溶液（Regular Solution）模型，并对规则溶液定义为：形成（混合）热不为零，而混合熵为理想溶液的混合熵，即 △H^M≠0 △S^M＝△S理想混合=-R∑xi lnxi 规则溶液是更接近实际溶液的一种溶液。它的形成除混合熵不等于零外，其他特性和理想溶液一致。由规则溶液推导出的热力学规律，广泛应用于非电解质溶液，尤其对许多合金溶液的应用，更为合适。因此，对于冶金和金属材料科学来说，规则溶液理论是十分重要的。 § 组成 1.溶质： 被溶解的物质 2.溶剂： 能溶解其他物质的物质 3.两种液互溶时溶，一般把量多的一种叫溶剂，量少的一种叫溶质。 4.两种液互溶时溶，若其中一种是水，一般将水称为溶剂。 5.固体或气体溶于液体，通常把液体叫溶剂。 其中，水（H2O）是最常用的溶剂，能溶解很多种物质。汽油、酒精、氯仿、香蕉水也是常用的溶剂，如汽油能溶解油脂，酒精能溶解碘等等。 溶质可以是固体，也可以是液体或气体；如果两种液体互相溶解，一般把量多的一种叫做溶剂，量少的一种叫做溶质。 § 性质 1.均一性：溶液各处的密度、组成和性质完全一样； 2.稳定性：温度不变，溶剂量不变时，溶质和溶剂长期不会分离； 3混合物：溶液一定是混合物。 § 相关概念 溶解度：一定温度下，某固态物质在100g溶剂里达到饱和状态时所溶解的质量。如果不指明溶剂，一般说的溶解度指的是物质在水中的溶解度。 气体溶解度是指压强为101kPa和一定温度时，气体溶解在1体积水里达到饱和状态时的体积。 计算 溶液质量=溶质质量 + 溶剂质量 但是溶液体积<溶质体积 + 溶剂体积 溶质的质量分数=溶质质量/溶液质量 × 100% 溶质质量=溶液质量 × 溶质的质量分数 溶液质量=反应物质量总和-生成气体的质量-生成沉淀的质量 或者 溶质质量/溶质质量分数 配制 实验室里，溶液的一般配制步骤： 1.按溶质的质量分数：计算、称量、量取、溶解、装瓶贴签。 2.按物质的量浓度：计算、称量、溶解、（冷却）、移液、洗涤、定容、摇匀。 § 用途 溶液的用途在溶液里进行的化学反应通常是比较快的。所以，在实验室里或化工生产中，要使两种能起反应的固体起反应，常常先把它们溶解，然后把两种溶液混合，并加以振荡或搅动，以加快反应的进行。 溶液对动植物的生理活动也有很大意义。动物摄取食物里的养分，必须经过消化，变成溶液，才能吸收。在动物体内氧气和二氧化碳也是溶解在血液中进行循环的。在医疗上用的葡萄糖溶液和生理盐水、医治细菌感染引起的各种炎症的注射液(如庆大霉素、卡那霉素)、各种眼药水等，都是按一定的要求配成溶液使用的。植物从土壤里获得各种养料，也要成为溶液，才能由根部吸收。土壤里含有水分，里面溶解了多种物质，形成土壤溶液，土壤溶液里就含有植物需要的养料。许多肥料，像人粪尿、牛马粪、农作物秸秆、 野草等等，在施用以前都要经过腐熟的过程，目的之一是使复杂的难溶的有机物变成简单的易溶的物质，这些物质能溶解在土壤溶液里，供农作物吸收。 § 形成 溶液形成的过程伴随着能量、体积变化，有时还有颜色变化。溶解是一个特殊的物理化学变化，分为两个过程。一是溶质分子或离子的离散，这个过程需要吸热以克服分子间的吸引力，同时增大体积；二是溶剂分子和溶质分子的结合，这是一个放热过程同时体积缩小。整个过程的综合情况是两方面的共同作用。 § 计算 根据稀释前后溶质的总量不变进行运算，无论是用水，或是用稀溶液来稀释浓溶液，都可计算。 (1)用水稀释浓溶液 设稀释前的浓溶液的质量为m，其溶质的质量分数为a%，稀释时加入水的质量为n，稀释后溶质的质量分数为b%。 则可得m×a%＝(m＋n)×b% (2)用稀溶液稀释浓溶液 设浓溶液的质量为A，其溶质的质量分数为a%，稀溶液的质量为B，其溶质的质量分数为b%，两液混合后的溶质的质量分数为c%。 则可得 A×a%＋B×b%＝(A＋B)×c% (1) 或 A/B＝(c%－b%)/(a%－c%) (2) 使溶液变浓（增大一倍） 1.增加溶质 令溶液质量为m g，溶质的质量分数为a% 若使其质量分数增大一倍 则要加am/100+2a g 的溶质 2.蒸发溶剂 令溶液质量为m g，则蒸发m/2 g溶剂 3.用浓溶液混合 令稀释前溶液质量为m g，溶质的质量分数为a%；稀释后溶液质量为n g，溶质的质量分数为b% 则有m g*a%+n g*b%/m g+n g*100%=b% 使溶液变稀 1.增加溶剂 令溶液质量为m g 若使其质量分数减小一倍 则要加m g溶剂 § 温度变化 物质溶解，一方面是溶质的微粒——分子或离子要克服它们本身的相互之间的吸引力离开溶质，另一方面是溶解了的溶质要扩散到整个溶剂中去，这些过程都需要消耗能量，所以物质溶解时，要吸收热量。溶解过程中，温度下降原因就在于此。 如果溶解过程只是单纯的扩散，就应该全是吸热的，为什么还有的放热呢？原来，在溶解过程中，溶质的微粒——分子或离子不仅要互相分离而分散到溶剂中去，同时，溶解于溶剂中的溶质微粒也可以和溶剂分子生成溶剂化物（如果溶剂是水，就生成水合物）。在这一过程里要放出热量。 如NaOH,CaO溶于水Q放>Q吸，故升温。 如NH4NO3溶于水Q放。 |
| 随便看 |
百科全书收录594082条中文百科知识，基本涵盖了大多数领域的百科知识，是一部内容开放、自由的电子版百科全书。