影響溶解度的因素

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引言

影響溶解度的因素如下：

• 溶質：新增到溶劑中以溶解的物質。

• 溶劑：液體部分或主要體積部分，在新增溶質顆粒時吸收這些顆粒。

• 不溶：如果將一些石頭或沙子新增到水中並試圖混合，這些溶質顆粒不會溶解在水中，因此，溶質（石頭或沙子）不溶於水溶劑。

• 可溶：如果將一湯匙蜂蜜或糖新增到水中並試圖混合，它會完全溶解在水中，因此，溶質（蜂蜜或糖）可溶於水溶劑。

• 微溶：如果新增一些物質，如油或氯化銀(AgCl₃)等鹽並混合到水中，它會少量溶解，因此，溶質（油或AgCl₃）在水溶劑中微溶。

圖1：溶劑中可溶、微溶和不溶化合物的比較

ZabMilenko: 原圖 ZooFari: 向量 Mrmw: 最佳化，多語言，化學沉澱圖 多語言，CC0 1.0

影響溶解度的因素

影響物質溶解度的三個主要因素如下：

• 溫度（影響固體和氣體）

• 壓力（僅影響氣體）

• 表面積（溶解速率）

溫度：影響固體和氣體溶解度的因素

溫度主要影響固體和氣體化合物的溶解度，而對液體溶解度沒有預測。固體化合物溶解度的溫度效應取決於反應，即放熱反應還是吸熱反應。為了解釋這一點，勒沙特列原理提出了一些假設：

放熱反應（ΔH為負或小於零）

溫度升高由於施加額外熱量而對反應物部分產生壓力。勒沙特列原理表明，平衡向左移動（反應物側），增加反應物並降低固體化合物的溶解度。

吸熱反應（ΔH為正或大於零）

溫度升高由於施加額外熱量而對產物側產生壓力。勒沙特列原理表明，平衡向右移動（產物側），增加產物並增加固體化合物的溶解度。

溫度可以直接影響物質的溶解度。對於離子型固體化合物，溶解度隨溫度升高而增加。隨著溫度升高，固體顆粒在溶液中溶解得更快，因此溶質顆粒與溶劑顆粒的相互作用更強，因此溶解速率增加。隨著溫度升高，更多量的溶質顆粒可在溶劑中混合，即在高溫下更多溶質顆粒可混合。

如果將鹽新增到水中，它會很容易溶解在水中。但是，如果我們對該溶液施加外部熱量，則會將更多量的鹽新增到水中。發生這種情況是因為溶劑分子之間的分子間力增強，並且氫鍵（如果是水溶劑）隨著溫度升高更容易斷裂，並且鹽（溶質）顆粒位於溶劑分子之間的間隙中。

對於氣體化合物，溶解度隨著溫度升高而降低。隨著溫度升高，氣體分子移動得更快，因此從液體溶劑中蒸發。因此，氣體化合物的溶解度隨著溫度升高而降低。

影響氣體溶解度的壓力

壓力通常影響氣體化合物在液體溶劑中的溶解度，而不會影響固體化合物。當對溶劑表面上的氣體物質施加外部壓力時，氣體顆粒會浸入並佔據液體溶劑中的一些空間。例如，碳酸蘇打水（可口可樂），對二氧化碳氣體分子施加外部壓力以進入蘇打水罐。如果氣體壓力降低，氣體溶解度也會降低。當我們開啟蘇打水罐時，壓力降低，CO₂氣體立即離開溶液並從罐中出來。

亨利定律規定了氣體壓力溶解度，該定律指出，在給定溫度下，氣體在液體溶劑中的溶解度與其在液體中的分壓成正比。例如，水肺潛水，在深海中，當人下潛時，隨著水下壓力的升高，更多氣體溶解在血液中，當人從海中出來時，所有可溶性氣體都會緩慢地從血液中釋放出來。

表面積：影響溶解速率的因素

溶質的尺寸或表面積越大，其溶解速率越低；溶質的尺寸或表面積越小，其溶解速率越高。例如，具有大表面積或顆粒的糖，需要更多時間才能溶解在水中，而具有小表面積或顆粒的鹽或糖則需要較少時間才能溶解在水中。因此，具有大表面積的分子溶解時間較長，而具有細小顆粒的分子溶解速度較快。

例如，硫酸銅有各種形式，如具有大晶體的結晶形式和細小的無定形粉末形式。如果我們取相同數量的兩種形式的硫酸銅，即 5 克，溶解在 50 毫升的水溶劑中。結晶形式的硫酸銅需要更多時間才能溶解在水中，甚至需要攪拌和搖晃一段時間。而細小的無定形硫酸銅在幾秒鐘的攪拌下就可以溶解。因此，溶質的粒徑或表面積會以不同的時間影響溶解速率。

結論

影響溶解度的三個基本因素是溫度、壓力和溶質的表面積。溫度僅影響固體和氣體化合物。隨著溫度升高，固體的溶解度增加，而溫度升高會導致氣體溶解度的降低。

透過對任何溶劑表面施加外部壓力，氣體溶質會與溶劑顆粒相互作用並溶解在溶劑中。表面積因素影響溶質在溶劑中的溶解速率。具有大表面積的溶質需要更多時間才能溶解在溶劑中，而具有小表面積的溶質則需要較少時間才能溶解在溶劑中。

常見問題

Q1. 什麼是溶質？

A1. 溶質是新增到溶劑中的固體、液體或氣體物質。

Q2. 哪些因素會影響溶解度？

A2. 溫度、壓力和表面積是影響固液、液液或氣液溶液溶解度的因素。

Q3. 當對固體溶質和液體溶劑施加外部溫度時會發生什麼？

A3. 當對與液體溶劑混合的固體溶質施加溫度時，固體溶質在溶液中的溶解度會增加。

Q4. 當對氣體溶質和液體溶劑施加外部溫度時會發生什麼？

A4. 當對與液體溶劑混合的氣體溶質施加溫度時，氣體溶質在溶液中的溶解度會降低。

Q5. 壓力如何影響氣體溶質的溶解度？

A5. 當壓力施加在溶劑表面時，分子間力會斷裂，氣體顆粒會與它們相互作用並溶解在溶劑中。

Q6. 溶質的表面積對溶解度的影響是什麼？

A6. 溶質的表面積越大，溶解速率越低。溶質的表面積越小，溶解速率越高。