離子化合物的溶解性規律探討

周立梅　李葉平

摘要：闡述了離子化合物的溶解過程，從熱力學（焓變、熵變）、溫度和極化作用等方面分析了影響離子化合物溶解性的因素，總結了離子化合物溶解性的判斷方法，找出了離子化合物溶解性的一般規律。

關鍵詞：離子化合物；溶解性；因素；方法；規律

溶解性指的是物質溶解的程度，它是物質的一個很重要的物理性質。物質溶解性問題不但在教學而且在日常生活中都有很重要的意義，因此對物質溶解性的研究就顯得比較重要，有許多學者對此問題進行了研究。下文主要從熱力學、溫度和極化力等方面分析了離子化合物在水中溶解程度存在較大差異的原因，并找出了離子化合物溶解性的判斷方法及一般規律。

1 離子化合物的溶解過程

離子化合物的溶解過程可以看作分為兩步來完成。第一步為離子晶體中的正離子和負離子克服離子之間的相互作用，從晶格中解離下來變成氣態的正離子和氣態的負離子的過程，即晶格升華的過程，該過程是一吸熱過程。第二步為氣態的正離子和氣態的負離子和極性的水分子形成水合的正離子和水合的負離子的過程，即離子水合的過程，該過程是一放熱過程。

2 影響離子化合物溶解性的因素

2.1 熱力學因素

可根據溶解標準自有能變來討論離子化合物溶解能力的大小。若溶解標準自有能變為正值，溶解過程不能自發進行，則該離子化合物不易溶于水；若溶解標準自有能變為負值，溶解過程可以自發進行，則該離子化合物易溶于水。根據公式ΔSGθ=ΔSHθ-TΔsSθ可以看出，溶解標準自由能變ΔsGθ是由溶解標準焓變ΔSHθ和溶解標準熵變ΔSSθ兩部分共同決定的。

2.2 溫度

離子化合物在水中溶解能力的大小除受熱力學因素影響外，溫度對其溶解能力的影響也是較大的。溫度對離子化合物溶解能力大小的影響和其溶解過程中的熱量變化有一定的關系。如果溶解過程是一吸熱過程，則隨著溫度的升高，離子化合物的溶解度將會逐漸的增加；如果溶解過程是一放熱過程，則隨著溫度的升高，離子化合物的溶解度將會逐漸的減小。隨著溫度的升高，大多數離子化合物（如Na2CO3、NH4NO3）在水中的溶解度將會逐漸的增加。隨著溫度的升高，少數離子化合物（如NaCl）在水中的溶解度變化程度比較小。隨著溫度的升高，個別離子化合物（如Ca（OH）2）在水中的溶解度將會逐漸的減少。

2.3 極化作用力

離子之間的極化作用也是影響離子化合物溶解性的一個很主要的因素。假如正離子和負離子形成化合物時，正離子和負離子之間沒有極化作用，其間的化學鍵屬于純的離子鍵，則該離子化合物易溶解。但若離子之間存在著極化作用，極化作用越強，鍵的共價成分就越多，從而使離子鍵向共價鍵過渡，致使化合物溶解度減小。極化作用的強弱與正負離子的半徑、所帶的電荷及電子構型有關。

3 離子化合物溶解性的判斷方法

3.1 溶解標準自由能變

溶解過程的標準自由能變可以判斷離子化合物溶解的難易程度。根據公式Δ s Gθ = Δ s HθTΔ s Sθ可知，因溫度恒為正值，所以溶解標準自由能變的值是正值還是負值由溶解焓變和溶解熵變兩項值的大小共同決定。溶解焓變和溶解熵變可以取正值也可以取負值，故決定溶解標準自由能變的值是正值還是負值，可分為四種情況：

（1）當溶解焓變為正值，溶解熵變為負值時，溶解標準自由能變恒為正值，溶解過程不能自發的進行，則該類離子化合物不易溶解。

（2）當溶解焓變為負值，溶解熵變為正值時，溶解標準自由能變恒為負值，溶解過程可以自發的進行，則該類離子化合物易溶解。

（3）當溶解焓變和溶解熵變都為負值時，溶解標準自由能變的值可能為正值也可能為負值，只有當ΔsHθ>TΔsSθ時，則該類離子化合物易溶解。

（4）當溶解焓變和溶解熵變都為正值時，溶解標準自由能變的值可能為正值也可能為負值，若ΔsHθ由公式ΔSGθ=ΔSHθ-TΔsSθ，若已知離子化合物在某一溫度下ΔsHθ、ΔsSθ的值，求出ΔsGθ的值，進而對其溶解性進行判斷。

3.2 無機含氧酸鹽的溶解性定量計算方法

如果不考慮外界因素（溫度、壓力等）的影響，無機含氧酸鹽溶解的難易程度主要由以下兩方面因素決定：

（1）與無機含氧酸根離子所帶的電荷數有關，而無機含氧酸根離子所帶的電荷數又和無機含氧酸根離子中所含氧原子的個數有關。而每個氧原子與成酸原子成鍵的方式又不是完全一樣的，如果從其平均作用來考慮，每個氧原子所帶的平均電荷數越少，對正離子的引力越弱，故該無機含氧酸根離子和某一特定的正離子溶解度越大。

（2）與無機含氧酸根中氧原子和成酸原子的電負性差值有關。在無機含氧酸根離子中，氧原子與成酸原子之間的電負性差越小，氧原子把成酸原子的電子云拉向氧原子的能力就越小，使氧原子所帶的負電荷較少，從而導致無機含氧酸根離子對正離子的引力減弱，其鹽的溶解性增大。

通過以上分析我們可以得到一個無機含氧酸鹽溶解性的定量計算公式：

1S1=K1ZA+K2ΔxA

其中S1代表的是溶解性參數，Z代表的是無機含氧酸根離子所帶的電荷數，Δx代表的是氧原子和成酸原子的電負性差值，A代表的是無機含氧酸根離子中所包含氧原子的個數， K1、K2為比例常數。

4 離子化合物溶解性的一般規律

到目前為止還沒有比較好的理論來說明離子化合物溶解性問題，人們也沒有找到比較完整的規律來概括其溶解性問題，只有通過做大量的實驗從中總結出一些化合物溶解性的一般規律。①半徑大、所帶電荷少的離子所形成的離子化合物易溶解。②正離子和負離子半徑相差較大的離子化合物，其溶解度較大；正離子和負離子半徑相差較小的離子化合物，其溶解度較小。故對于同一類型離子化合物來說，正離子和負離子半徑相差大的離子化合物比相差小的易溶解。③極化作用強，變形性大的離子所組成的化合物一般難溶解。

5 小結與評論

上文雖然對離子化合物的溶解過程及影響因素進行了分析，但因影響離子化合物溶解性的因素有很多，本文只是從某些方面對其溶解性進行了分析，但對于存在著特殊溶解性的離子化合物來說，就需要從另外一些方面對其溶解性作出分析。

參考文獻：

[1]劉衍貞.離子性鹽類溶解性的熱力學分析[J].聊城師范學報，2002，15（03）：100101+103.

[2]那景麗.非金屬含氧酸鹽在水中溶解性的熱力學分析[J].杜丹江師范學院學報（自然科學版），1998，（02）：7577.