溶液

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[拼音]：rongye

[外文]：solution

两种或两种以上化学性质可区别的物质所组成的均匀混合物。溶液的组成比有一定的连续变化范围，溶液的性质随组成比而连续变化，均匀是指在这个单一相中物质的分散程度达到分子水平。具有上述特征的实体可能是气态的、固态的或是液态的，溶液一词习用上是专指液体溶液，特别是水溶液；对于液－液组成的溶液在多数事例中称为混合物（见溶液类型）。

对于气体或固体溶于液体而成的溶液，习惯上把气体或固体叫溶质，液体叫溶剂；对于两种液体所组成的溶液，则把含量较多的组分叫溶剂，少者叫溶质，它们具有相对的意义。

在自然界中纯物质极少，溶液是最主要的物质存在形式。人体中的体液是溶液，不知道溶液性质就不能了解生命现象；黄铜是铜和锌的溶液（合金）；空气则是由氮气、氧气、稀有气体等组成的气体混合物。要了解这些物质，就需要了解溶液性质的基本规律和内在原因。又如在许多工业过程中，反应必须在溶液中才容易发生和控制，溶剂环境影响着化学反应的机理和速率；化工生产中的萃取、蒸馏、盐析等操作和生物学、地球化学、地质学等学科研究中都涉及溶液，因此，溶液问题在化学和这些学科中占有重要位置。

溶解度

溶解是人们经常遇到的现象，不同物质形成溶液的可能性和溶解度的大小等问题，早为人们所关注，但迄今认识上还很不成熟。早期人们根据一些经验来认识它。例如，水是具有多羟基分子物质的良溶剂;烃类易于相互溶解；二硫化碳是硫和碘的良溶剂，而对分子中具有极性集团的物质则是不良溶剂。所以，曾以一句谚语“相似者相溶”来描述这种溶解的特性。然而，随着溶液种类的增多，发现这个原则不能概括许多事例，例如甲醇和苯、水和二甲基甲酰胺、苯胺和二乙基醚、聚苯乙烯和氯仿在室温下皆能在全组成比范围内混溶。这里，每对物质的分子是不相似的。也可以指出一些相似而不溶的情况，例如，聚乙烯醇不溶于乙醇；醋酸纤维不溶于乙酸乙酯；聚丙烯腈不溶于丙烯腈；四氯化锡在苯中比在四氯化碳中更易溶解。这些事例表明：以“相似与否”作为原则，不能概括地描述多种多样的溶解性质。虽然如此，当前不使用“相似”一词，而根据分子极性所导致的分子间相互作用的大小来估计溶解性质的作法是有实用意义的，这一点可由表看出：

图 溶度参数

利用实验得到的物质的溶度参数，可以估计非电解质在有机溶剂中的溶解度。溶度参数 δ的定义是：

公式 符号

式中E为摩尔凝聚能；Vm为摩尔体积，在低于正常沸点温度时，E近似等于该物质的蒸发能ΔU。由实验结果可知，一种溶质的良好溶剂的 δ值，必与这个溶质的 δ值相近。如果两种溶剂之一的δ值较溶质高；另一种较溶质低，则两者的混合物比单一溶剂对溶质的溶解能力更好。这个现象为上表所示内容的一个方面。多数的酸、碱、盐易溶于水和其他极性溶剂。

决定溶液性质的因素

在溶液中，分子足够接近，各种分子间的力皆起着一定作用；分子在溶液中占据空间，具有局部的和统计性质的排布状况。从本质上看，溶液性质和溶解现象决定于两方面特性：其一是溶液和纯物质的结构；其二是分子间作用力的大小和性质。例如普通盐水是由氯化钠离子晶体和缔合液体水所形成，在溶液中离子电场的作用导致一定数量邻近离子的水偶极子固定取向，性质上表现为与离子相联结，并且离子电场也影响着较远区域的水分子性质，并改变了水的初始结构状态。溶液性质随浓度的变化，也是由上述结构和分子、离子间相互作用的变化所决定。两个低碳的且碳原子数相近的烷烃混合时，体积和热量变化接近零值，所形成的混合物相当好地遵守拉乌尔定律。这显然是由于它们的纯质是非极性分子组成的简单分子液体，各自的分子间相互作用的大小和性质皆相近，得以形成接近理想的分子混合物。醇－水溶液的性质则取决于同种分子间氢键缔合结构的破坏和异种分子间氢键缔合结构的形成。随着溶液组分的不同，结构和分子间力的特征也不同，构成了溶液研究的广阔内容。

结构和分子间相互作用这两项因素不是各自独立的，分子间力左右着结构状态；结构状态又决定着体系的势能。与热力学函数联系起来，熵反映了无序度的量度，是一种结构性质;焓是势能的量度，就是使所有分子互相分离所需的能量。溶解是自发过程，在等温等压下吉布斯函数降低值ΔG是由焓变ΔH和熵变ΔS两项组成：

ΔG＝ΔH-TΔS

如果溶解前后分子间相互作用等同并为无序混合，即ΔH＝0，而且ΔS符合理想值，则由此形成理想溶液。实际溶液总是不同程度上偏离理想溶液。有的溶液性质主要决定于结构因素，这种类型的极限情况是 ΔH为零，ΔG即为－TΔS，称为无热溶液。有的溶液性质主要决定于同种分子和异种分子间相互作用的不同，其极限情况是ΔH不等于零，而混合是无序的，－TΔS符合理想值，称为正规溶液。在理论上，有着多种溶液模型，其共同点都是针对一定的典型溶液性质，以统计力学为基础对溶液中分子的分布和相互作用给出数学处理，从而计算溶液的热力学函数。这些模型是实际溶液的近似。理论工作促进了对溶液本质的认识和对溶液性质的解释。

溶液问题涉及很多学科，许多知识皆是探讨溶液本质所需要的，诸如化学热力学、统计力学、分子结构、化学反应及其机理、化学键及分子间相互作用、相变和相平衡，以及物质的气态、液态和固态的性质等。

参考书目
  1. 黄子卿著：《非电解质溶液理论导论》，科学出版社，北京，1973。

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