么物质溶于水? 为什么物质溶于水后,使水的凝固点 ,水的沸点
溶于水的本质可以从分子间相互影响、溶解经过的热力学与动力学机制等角度解释,结合搜索结局中的科学原理,具体分析如下:
一、溶解的微观机制
-
间影响力的匹配
物质溶于水的核心在于溶质与水分子的相互影响能否突破溶质自身的结合力。例如:- 极性匹配:水是极性分子,根据“相似相溶”原理,极性物质(如HCl、蔗糖)易溶于水。而非极性物质(如O?、CH?)因分子间影响力弱于水分子间影响力,难以溶解。
- 氢键影响:NH?易溶于水的缘故是NH?与水分子间形成氢键,增强了两者的亲和力;而CH?无法形成氢键,故难溶。
-
键的破坏与重组
溶解经过可能伴随化学键的断裂和新键的形成:- 离子键的破坏:如NaCl溶于水时,水分子通过极性影响削弱Na?与Cl?的离子键,形成水合离子。
- 共价键的断裂:HCl溶于水时,共价键被破坏,电离为H?和Cl?,并与水分子结合为H?O?和Cl?(aq)。
二、溶解经过的热力学分析
-
扩散与化学水合的双阶段
- 扩散阶段:溶质分子或离子脱离原物质表面,分散到水中(吸热)。
- 水合阶段:溶质与水分子的相互影响(如离子水合、氢键形成)释放热量。
- 能量平衡:溶解经过的吸/放热取决于两阶段能量差。例如浓硫酸溶解剧烈放热(水合能>扩散能),而溶解吸热(扩散能>水合能)。
-
度的影响影响
- 溶质与溶剂的分子结构:例如金刚石(共价晶体)因C-C键极强,无法被水分子破坏,故不溶。
- 温度与压强:气体溶解度随温度升高而降低(如CO?),随压强增大而升高。
三、典型物质的溶解实例
-
化合物(如NaCl)
- 水分子通过偶极影响包围Na?和Cl?,削弱离子键,形成水合离子分散于水中。
-
共价化合物(如HCl)
- 分子极性使其易与水分子结合,电离为H?O?和Cl?,并通过水合影响稳定存在。
-
性物质(如O?)
- 分子间影响力弱,无法与水分子形成有效影响,仅少量通过物理扩散溶解。
四、例外情况的解释
-
的独特影响
- 尿素(极性分子)因能与水形成氢键,溶解度远高于类似极性的物质。
- 乙醇虽为极性分子,但长碳链减弱极性,导致其溶解度低于短链醇。
-
反应促进溶解
- SO?溶于水后生成H?SO3,增加溶解度。
- CO?与水的反应有限,故溶解度较低。
溶于水的本质是溶质与水的分子间影响力(极性匹配、氢键、离子水合等)能否克服溶质自身的内聚力。这一经过既涉及物理扩散的动力学机制,也包含化学键重组的热力学平衡。不同物质的溶解性差异可通过分子结构、影响力类型及能量变化综合解释。
