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浅谈影响离子化合物溶解度的因素

范文

邢科烨+张毅凡

【摘要】物质的结构决定物质的性质，从物质结构出发通过分析溶液过程中的能量变化，阐述离子半径对离子化合物溶解性的影响，并结合离子极化理论，归纳影响离子化合物溶解度的因素，并结合已知事实小心求证，检验其逻辑性与合理性。

【关键词】溶解度；焓变熵变；极化作用；离子化合物

一、能量角度

离子化合物的溶解过程可以认为：

①离子晶体的正、负离子克服离子间引力，解离成气态离子。

②气态离子进入水中并与水分子结合形成水合离子。

即溶解焓△solHmθ溶解焓=晶格能U-水合热△hHmθ，其中U与正负离子半径之和成反比，即U=k1·。而水合热△hHmθ与正、负离子半径成反比，即△hHmθ=k2·（）+k3·（），所以△solHmθ=k1·-k2·-k3·。

离子型化合物晶格能随离子势能增大而增大，但这样的离子与极性水分子间的引力也变大，水合时放出的能量也更多，究竟是哪种占优势多，要看阴阳离子的匹配情况。

一般规律为：

①当r+

例如NaCl与LiCl，LiCl溶解度大，因为，r（Na+）、r（Li+）与r（Cl-）半径差异大，而r（Li+）

②当r+≈r-时，若r-较小，则随着r+的减小，U的改变明显，不利于溶解。

仅从能量方面来考虑物质的溶解性，有以下局限。

①对于复杂离子化合物，如，MaXaYb，适用性欠佳，很难体现阴、阳离子的相互作用关系。

②尚有许多化合物的热力学数据不方便测定时。

③很难确定离子半径与溶解性的定量关系（这也是化学中普遍存在的难题，即定量地描述物质结构对物质性质的决定作用），这就导致了其应用范围的局限性。

因此，還可以用极化作用来解释物质溶解性的差异。

二、极化作用

首先，极化作用的概念：

⑴离子在电场的作用下，核与电子发生相对位移，产生偶极矩的过程，叫做离子的极化。

⑵离子作为电场，使周围带异种电荷的离子被极化而变形的能力叫做极化力。

⑶离子作为被极化的对象，被别的离子极化而变形。

之所以说极化作用对物质性质的影响是由结构决定的，是因为极化力的大小主要由以下三个因素决定：

⑴离子半径r越小，极化力越大。

⑵离子所带电荷Z；正电荷越高，极化力越大。

卡特雷奇（G.H.Cartledge））曾经把r与Z放在一起表示，提出了“离子势”的概念，来表示阳离子的极化能力。即

⑶离子的电子构型：外层电子越多，极化力越大。

阳离子的极化作用强弱有以下规律

①对于不同电子构型，阳离子极化强弱次序18e-（18+2e-）电子构型>9-17e-电子构型电子构型。

②结合阴离子的变形性越大，其极化作用的表现越明显。

若离子间由于较强的有极化作用，不可忽略相互间的附加极化作用，而引起的共价成分增大，而共价的无机晶体是难溶于水的。这正是离子极化作用对物质在水中的溶解度有较大影响的原因。

例如，卤化银在水中的溶解度按AgF、AgCl、AgBr、AgI的次序依次递减。由此不难对卤化银的溶解性递变作出解释： Ag为18e-电子构型，其极化作用相当强，对阴离子的电子云有强烈的吸引作用，使阴离子变形（阴离子极化），而F-、Cl-、Br-、I-变形性逐渐变大，从而导致了溶解度的下降。

三、思考

不管是从能量变化角度还是离子极化角度来分析离子化合物的溶解性，其本质仍是物质结构对其性质影响的具体表现。所以，在研究问题的过程中，要从本质出发，通过基本理论，构建一系列合理的、大胆的假设，并小心地求证、完善，这样才能更接近事实。

【参考文献】

[1]北京师范大学无机化学教研室等编.无机化学（下册），第四版，北京：高等教育出版社，2002

[2]袁红霞，肖胜兰，王佳芬，钱亚兵.卤化银在水中溶解度变化规律的研究，四川师范大学化学系

[3]张祖德.无机化学，第一版，合肥：中国科学技术大学出版社，2010

[4]张瑞英.试述离子势和离子极化理论在无机化学中的应用，内蒙古：内蒙古科技大学化学与化工学院，2003

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