淺談影響離子化合物溶解度的因素

邢科燁+張毅凡

【摘 要】物質的結構決定物質的性質，從物質結構出發通過分析溶液過程中的能量變化，闡述離子半徑對離子化合物 溶解性的影響，并結合離子極化理論，歸納影響離子化合物溶解度的因素，并結合已知事實小心求證，檢驗其邏輯性與合理性。

【關鍵詞】溶解度；焓變熵變；極化作用；離子化合物

一、能量角度

離子化合物的溶解過程可以認為：

①離子晶體的正、負離子克服離子間引力，解離成氣態離子。

②氣態離子進入水中并與水分子結合形成水合離子。

即溶解焓△solHmθ溶解焓=晶格能U-水合熱△hHmθ，其中U與正負離子半徑之和成反比，即U=k1·。而水合熱△hHmθ與正、負離子半徑成反比，即△hHmθ=k2·（）+k3·（），所以△solHmθ=k1·-k2·-k3·。

離子型化合物晶格能隨離子勢能增大而增大，但這樣的離子與極性水分子間的引力也變大，水合時放出的能量也更多，究竟是哪種占優勢多，要看陰陽離子的匹配情況。

一般規律為：

①當r+

例如NaCl與LiCl，LiCl溶解度大，因為，r（Na+）、r（Li+）與r（Cl-）半徑差異大，而r（Li+）

②當r+≈r-時，若r-較小，則隨著r+的減小，U的改變明顯，不利于溶解。

僅從能量方面來考慮物質的溶解性，有以下局限。

①對于復雜離子化合物，如，MaXaYb，適用性欠佳，很難體現陰、陽離子的相互作用關系。

②尚有許多化合物的熱力學數據不方便測定時。

③很難確定離子半徑與溶解性的定量關系（這也是化學中普遍存在的難題，即定量地描述物質結構對物質性質的決定作用），這就導致了其應用范圍的局限性。

因此，還可以用極化作用來解釋物質溶解性的差異。

二、極化作用

首先，極化作用的概念：

⑴離子在電場的作用下，核與電子發生相對位移，產生偶極矩的過程，叫做離子的極化。

⑵離子作為電場，使周圍帶異種電荷的離子被極化而變形的能力叫做極化力。

⑶離子作為被極化的對象，被別的離子極化而變形。

之所以說極化作用對物質性質的影響是由結構決定的，是因為極化力的大小主要由以下三個因素決定：

⑴離子半徑r越小，極化力越大。

⑵離子所帶電荷Z；正電荷越高，極化力越大。

卡特雷奇（G.H.Cartledge））曾經把r與Z放在一起表示，提出了“離子勢”的概念，來表示陽離子的極化能力。即

⑶離子的電子構型：外層電子越多，極化力越大。

陽離子的極化作用強弱有以下規律

①對于不同電子構型，陽離子極化強弱次序18e-（18+2e-）電子構型>9-17e-電子構型電子構型。

②結合陰離子的變形性越大，其極化作用的表現越明顯。

若離子間由于較強的有極化作用，不可忽略相互間的附加極化作用，而引起的共價成分增大，而共價的無機晶體是難溶于水的。這正是離子極化作用對物質在水中的溶解度有較大影響的原因。

例如，鹵化銀在水中的溶解度按AgF、AgCl、AgBr、AgI的次序依次遞減。由此不難對鹵化銀的溶解性遞變作出解釋： Ag為18e-電子構型，其極化作用相當強，對陰離子的電子云有強烈的吸引作用，使陰離子變形（陰離子極化），而F-、Cl-、Br-、I-變形性逐漸變大，從而導致了溶解度的下降。

三、思考

不管是從能量變化角度還是離子極化角度來分析離子化合物的溶解性，其本質仍是物質結構對其性質影響的具體表現。所以，在研究問題的過程中，要從本質出發，通過基本理論，構建一系列合理的、大膽的假設，并小心地求證、完善，這樣才能更接近事實。

【參考文獻】

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