离子化合物的溶解性规律探讨

周立梅　李叶平

摘要：阐述了离子化合物的溶解过程，从热力学（焓变、熵变）、温度和极化作用等方面分析了影响离子化合物溶解性的因素，总结了离子化合物溶解性的判断方法，找出了离子化合物溶解性的一般规律。

关键词：离子化合物；溶解性；因素；方法；规律

溶解性指的是物质溶解的程度，它是物质的一个很重要的物理性质。物质溶解性问题不但在教学而且在日常生活中都有很重要的意义，因此对物质溶解性的研究就显得比较重要，有许多学者对此问题进行了研究。下文主要从热力学、温度和极化力等方面分析了离子化合物在水中溶解程度存在较大差异的原因，并找出了离子化合物溶解性的判断方法及一般规律。

1 离子化合物的溶解过程

离子化合物的溶解过程可以看作分为两步来完成。第一步为离子晶体中的正离子和负离子克服离子之间的相互作用，从晶格中解离下来变成气态的正离子和气态的负离子的过程，即晶格升华的过程，该过程是一吸热过程。第二步为气态的正离子和气态的负离子和极性的水分子形成水合的正离子和水合的负离子的过程，即离子水合的过程，该过程是一放热过程。

2 影响离子化合物溶解性的因素

2.1 热力学因素

可根据溶解标准自有能变来讨论离子化合物溶解能力的大小。若溶解标准自有能变为正值，溶解过程不能自发进行，则该离子化合物不易溶于水；若溶解标准自有能变为负值，溶解过程可以自发进行，则该离子化合物易溶于水。根据公式ΔSGθ=ΔSHθ-TΔsSθ可以看出，溶解标准自由能变ΔsGθ是由溶解标准焓变ΔSHθ和溶解标准熵变ΔSSθ两部分共同决定的。

2.2 温度

离子化合物在水中溶解能力的大小除受热力学因素影响外，温度对其溶解能力的影响也是较大的。温度对离子化合物溶解能力大小的影响和其溶解过程中的热量变化有一定的关系。如果溶解过程是一吸热过程，则随着温度的升高，离子化合物的溶解度将会逐渐的增加；如果溶解过程是一放热过程，则随着温度的升高，离子化合物的溶解度将会逐渐的减小。随着温度的升高，大多数离子化合物（如Na2CO3、NH4NO3）在水中的溶解度将会逐渐的增加。随着温度的升高，少数离子化合物（如NaCl）在水中的溶解度变化程度比较小。随着温度的升高，个别离子化合物（如Ca（OH）2）在水中的溶解度将会逐渐的减少。

2.3 极化作用力

离子之间的极化作用也是影响离子化合物溶解性的一个很主要的因素。假如正离子和负离子形成化合物时，正离子和负离子之间没有极化作用，其间的化学键属于纯的离子键，则该离子化合物易溶解。但若离子之间存在着极化作用，极化作用越强，键的共价成分就越多，从而使离子键向共价键过渡，致使化合物溶解度减小。极化作用的强弱与正负离子的半径、所带的电荷及电子构型有关。

3 离子化合物溶解性的判断方法

3.1 溶解标准自由能变

溶解过程的标准自由能变可以判断离子化合物溶解的难易程度。根据公式Δ s Gθ = Δ s HθTΔ s Sθ可知，因温度恒为正值，所以溶解标准自由能变的值是正值还是负值由溶解焓变和溶解熵变两项值的大小共同决定。溶解焓变和溶解熵变可以取正值也可以取负值，故决定溶解标准自由能变的值是正值还是负值，可分为四种情况：

（1）当溶解焓变为正值，溶解熵变为负值时，溶解标准自由能变恒为正值，溶解过程不能自发的进行，则该类离子化合物不易溶解。

（2）当溶解焓变为负值，溶解熵变为正值时，溶解标准自由能变恒为负值，溶解过程可以自发的进行，则该类离子化合物易溶解。

（3）当溶解焓变和溶解熵变都为负值时，溶解标准自由能变的值可能为正值也可能为负值，只有当ΔsHθ>TΔsSθ时，则该类离子化合物易溶解。

（4）当溶解焓变和溶解熵变都为正值时，溶解标准自由能变的值可能为正值也可能为负值，若ΔsHθ由公式ΔSGθ=ΔSHθ-TΔsSθ，若已知離子化合物在某一温度下ΔsHθ、ΔsSθ的值，求出ΔsGθ的值，进而对其溶解性进行判断。

3.2 无机含氧酸盐的溶解性定量计算方法

如果不考虑外界因素（温度、压力等）的影响，无机含氧酸盐溶解的难易程度主要由以下两方面因素决定：

（1）与无机含氧酸根离子所带的电荷数有关，而无机含氧酸根离子所带的电荷数又和无机含氧酸根离子中所含氧原子的个数有关。而每个氧原子与成酸原子成键的方式又不是完全一样的，如果从其平均作用来考虑，每个氧原子所带的平均电荷数越少，对正离子的引力越弱，故该无机含氧酸根离子和某一特定的正离子溶解度越大。

（2）与无机含氧酸根中氧原子和成酸原子的电负性差值有关。在无机含氧酸根离子中，氧原子与成酸原子之间的电负性差越小，氧原子把成酸原子的电子云拉向氧原子的能力就越小，使氧原子所带的负电荷较少，从而导致无机含氧酸根离子对正离子的引力减弱，其盐的溶解性增大。

通过以上分析我们可以得到一个无机含氧酸盐溶解性的定量计算公式：

1S1=K1ZA+K2ΔxA

其中S1代表的是溶解性参数，Z代表的是无机含氧酸根离子所带的电荷数，Δx代表的是氧原子和成酸原子的电负性差值，A代表的是无机含氧酸根离子中所包含氧原子的个数， K1、K2为比例常数。

4 离子化合物溶解性的一般规律

到目前为止还没有比较好的理论来说明离子化合物溶解性问题，人们也没有找到比较完整的规律来概括其溶解性问题，只有通过做大量的实验从中总结出一些化合物溶解性的一般规律。①半径大、所带电荷少的离子所形成的离子化合物易溶解。②正离子和负离子半径相差较大的离子化合物，其溶解度较大；正离子和负离子半径相差较小的离子化合物，其溶解度较小。故对于同一类型离子化合物来说，正离子和负离子半径相差大的离子化合物比相差小的易溶解。③极化作用强，变形性大的离子所组成的化合物一般难溶解。

5 小结与评论

上文虽然对离子化合物的溶解过程及影响因素进行了分析，但因影响离子化合物溶解性的因素有很多，本文只是从某些方面对其溶解性进行了分析，但对于存在着特殊溶解性的离子化合物来说，就需要从另外一些方面对其溶解性作出分析。

参考文献：

[1]刘衍贞.离子性盐类溶解性的热力学分析[J].聊城师范学报，2002，15（03）：100101+103.

[2]那景丽.非金属含氧酸盐在水中溶解性的热力学分析[J].杜丹江师范学院学报（自然科学版），1998，（02）：7577.