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大多數(shù)實(shí)驗(yàn)室中觀察到的無機(jī)化學(xué)反應(yīng)，主要是在水溶液中進(jìn)行的，當(dāng)以其他溶劑代替水時(shí)，卻能得到與水中不同的反應(yīng)結(jié)果。許多在水中不能發(fā)生的反應(yīng)，在其他溶劑中則可以發(fā)生或者向相反方向進(jìn)行，這不僅僅是理論上感興趣的問題，而且在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中也具有重要的意義。因此，應(yīng)用除水以外的溶劑，即非水溶劑的化學(xué)便發(fā)展起來了。本文就溶劑化學(xué)最基本的問題，如溶劑的概念、分類，溶質(zhì)溶劑的相互作用，溶劑的性質(zhì)等作一介紹。 溶劑的基本概念 在自然界和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，經(jīng)常遇到一種或幾種物質(zhì)以分子或離子的狀態(tài)，均勻地分布在另一種物質(zhì)中的分散系統(tǒng)，此系統(tǒng)稱為溶液(solution)。溶液可以是液態(tài)、氣態(tài)或固態(tài)。如空氣，屬氣態(tài)溶液，鋼、黃銅是固態(tài)溶液，但是通常我們所說的溶液是指液態(tài)溶液。溶液中，量多的成分叫溶劑(solvent)，量少的成分叫溶質(zhì)(solute)。因此，從廣義上來說，溶劑是指在均勻混合物中含有一種過量存在的組分，狹義上說，溶劑是指在化學(xué)組成上不發(fā)生任何變化并能溶解其他物質(zhì)(一般指固體)的液體，或者與固體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并將固體溶解的液體。凡氣體或固體溶于液體時(shí)，液體為溶劑，氣體和固體為溶質(zhì)。兩種液體相互溶解時(shí)，一般把量多的叫溶劑，量少的叫溶質(zhì)。如：在啤酒中，乙醇含量為4%，所以水是溶劑;而在白酒中，乙醇含量為60%，所以乙醇是溶劑。 溶解過程 溶解過程之一 物質(zhì)在水里的溶解實(shí)際上包含著兩種變化的過程：一種是溶質(zhì)的微粒（分子或離子）在溶劑分子（水溶液中即指水分了）的作用下，克服了相互的作用力，向水里擴(kuò)散的過程，這是物理變化的過程；另一種是，溶質(zhì)的微粒（分子或離子）和水分子作用形成水合分子或水合離子的過程，這是化學(xué)變化的過程。這兩種過程是同時(shí)存在的。溶質(zhì)微粒在溶劑（水）里依靠水合和擴(kuò)散作用，離開了溶質(zhì)本體，均勻地?cái)U(kuò)散到水分子間，從而逐漸溶解，溶質(zhì)微粒的水合和擴(kuò)散過程，我們用肉眼是難以觀察的，但可以依靠實(shí)驗(yàn)來證實(shí)。另外溶質(zhì)微粒在水中擴(kuò)散時(shí)需要吸收熱量，使溶液的溫度降低。而溶質(zhì)微粒和水分子結(jié)合成水合分子或水合離子時(shí)將放出熱量，使溶液的的溫度升高。 一種物質(zhì)溶解在水里，究竟是溫度升高還是降低，取決于溶解過程中兩種過程所吸收或放出的熱量多少用Q放代表溶質(zhì)微粒擴(kuò)散所吸收的熱量，用Q吸代表溶質(zhì)微粒水合時(shí)放出的熱量。若： Q吸＞Q放溶液溫度下降 溶質(zhì)溶解過程的熱量變化，我們可以用儀器測(cè)得。 溶解過程之二 物質(zhì)溶解過程常常伴隨一些重要的外觀現(xiàn)象，例如伴隨熱效應(yīng)：像NH4NO3、NH4Cl、KNO3、NH4HCO3等溶于水時(shí)常伴隨吸熱現(xiàn)象。濃硫酸稀釋，NaOH，無水CuSO4、Ca(OH)2、無水Na2CO3等溶于水常伴隨放熱現(xiàn)象。濃磷酸稀釋、NaCl、CuSO4·5H2O等溶于水時(shí)沒有明顯的熱效應(yīng)。 伴隨顏色變化：白色的無水CuSO4粉末溶于水后，形成的溶液呈淡藍(lán)色。藍(lán)色CoCl2溶于水，形成的溶液呈粉紅色。 伴隨體積變化：苯與醋酸混合后形成的混合溶液的體積往往大于兩種溶液混合前的體積之和。又如：水與酒精混合后，其混合溶液的體積往往小于兩種溶液混合前的體積之和。 由以上現(xiàn)象可知，在溶解過程中常伴有溫度、體積、顏色等變化，這說明溶解過程不僅是溶質(zhì)機(jī)械的分散過程（分散過程是物理過程），而且還有溶質(zhì)與溶劑相互結(jié)合的溶劑化過程（溶劑化過程是化學(xué)過程。但是所形成的溶劑化物并不一定具有固定的組成。）所以我們說溶解過程是物理化學(xué)過程。應(yīng)當(dāng)注意，并不是任何物質(zhì)的溶解，其物理、化學(xué)過程都是等同的，如NH3，CaO等溶于水，化學(xué)過程則是主要趨勢(shì)。 溶解過程之三 物質(zhì)溶解過程的吸熱或放熱現(xiàn)象是怎么回事？ 我們知道，物質(zhì)在溶解的過程中，是有吸熱或放熱現(xiàn)象的。在大多數(shù)情況下，物質(zhì)溶于水時(shí)，都要吸收大量的熱。例如把硝酸鉀或硝酸銨溶解在水里，就會(huì)發(fā)現(xiàn)溶液的溫度顯著降低。 另一些物質(zhì)溶于水的時(shí)候，會(huì)放出大量的熱，例如把苛性鈉溶解在水里，或者把濃硫酸緩緩地倒進(jìn)水里，就會(huì)發(fā)現(xiàn)溶液的溫度顯著升高。 物質(zhì)溶解時(shí)，為什么會(huì)有吸熱或放熱的現(xiàn)象呢？ 這是因?yàn)椋何镔|(zhì)溶解，一方面是溶質(zhì)的微粒──分子或離子要克服它們本身的相互之間的吸引力離開溶質(zhì)，另一方面是溶解了的溶質(zhì)要擴(kuò)散到整個(gè)溶劑中去，這些過程都需要消耗能量，所以物質(zhì)溶解時(shí)，要吸收熱量。溶解過程中，溫度下降原因就在于此。 如果溶解過程只是單純的擴(kuò)散，就應(yīng)該全是吸熱的，為什么還有的放熱呢？原來，在溶解過程中，溶質(zhì)的微粒──分子或離子不僅要互相分離而分散到溶劑中去，同時(shí)，溶解于溶劑中的溶質(zhì)微粒也可以和溶劑分子生成溶劑化物（如果溶劑是水，就生成水合物）。在這一過程里要放出熱量。 因此，物質(zhì)溶解時(shí)，同時(shí)發(fā)生兩個(gè)過程：一個(gè)是溶質(zhì)的微粒──分子或離子離開固體（液體）表面擴(kuò)散到溶劑中去，這一過程吸收熱量，是物理過程；另一個(gè)過程是溶質(zhì)的微粒──分子或離子和溶劑分子生成溶劑化物并放出熱量，這是化學(xué)過程。這兩個(gè)過程對(duì)不同的溶質(zhì)來說，吸收的熱量和放出的熱量并不相等，當(dāng)吸熱多于放熱，例如硝酸鉀溶解在水里的時(shí)候，因?yàn)樗退肿咏Y(jié)合的不穩(wěn)定，吸收的熱量比放出的熱量多，就表現(xiàn)為吸熱，在溶解時(shí)，溶液的溫度就降低。反之，當(dāng)放熱多于吸熱，例如濃硫酸溶解在水里的時(shí)候，因?yàn)樗退肿由闪讼嗷シ€(wěn)定的化合物，放出的熱量多于吸收的熱量，就表現(xiàn)為放熱，所以溶液的溫度顯著升高。 內(nèi)容來源：化學(xué)自習(xí)室，版權(quán)歸原作者所有，此致謝意！ |
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