相似相溶原理

1、相似相溶原理一、定義及解釋like dissolves like相似相溶原理是指由于極性分子間的電性作用， 使得極性分子組成的溶質(zhì)易溶于極性分子組成的溶劑， 難溶于非極性分子組成的溶劑； 非極性分子組成的溶質(zhì)易溶于非極性分子組成的溶劑，難溶于極性分子組成的溶劑。如 abc 三種物質(zhì)， ab 是極性物質(zhì)，c 是非極性物質(zhì)，則ab 之間溶解度大，ac 或bc 之間溶解度小。（ 1）相似相溶原理是一個(gè)關(guān)于物質(zhì)溶解性的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律。例如水和乙醇可以無(wú)限制地互相溶解，乙醇和煤油只能有限地互溶。因?yàn)樗肿雍鸵掖挤肿佣加幸粋€(gè)OH基，分別跟一個(gè)小的原子或原子團(tuán)相連，而煤油則是由分子中含8 個(gè) 16 個(gè)碳原子組成的

2、混合物，其烴基部分與乙醇的乙基相似，但與水毫無(wú)相似之處。（ 2）結(jié)構(gòu)的相似性并不是決定溶解度的唯一原因。分子間作用力的類型和大小相近的物質(zhì)， 往往可以互溶； 溶質(zhì)和溶劑分子的偶極距相似性也是影響溶解度的因素之一。具體可以這樣理解：1極性溶劑（如水）易溶解極性物質(zhì)（離子晶體、分子晶體中的極性物質(zhì)如強(qiáng)酸等）；2非極性溶劑（如苯、汽油、四氯化碳等）能溶解非極性物質(zhì)（大多數(shù)有機(jī)物、 Br2 、 I2 等）3含有相同官能團(tuán)的物質(zhì)互溶，如水中含羥基（OH）能溶解含有羥基的醇、酚、羧酸。另外，極性分子易溶于極性溶劑中，非極性分子易溶于非極性溶劑中。二、更高更妙的相似相溶原理溶液中溶質(zhì)微粒和溶劑微粒的相互作用

3、導(dǎo)致溶解。若溶質(zhì)、溶劑都是非極性分子，如 I2 和 CCl4 ，白磷和 CS2，相互作用以色散力為主；若一種為極性分子，另一種為非極性分子，如 I2 和 C2H5OH，相互作用是分子間作用力；在強(qiáng)極性分子間以取向力為主；若一種溶劑微粒是離子，在水中形成水合離子，在液氨中則形成氨合離子，其他溶劑中就是溶劑合離子。簡(jiǎn)單地講， 若溶質(zhì)微粒和溶劑微粒間相互作用和原先溶質(zhì)微粒間、溶劑微粒間作用相近，則溶解的就會(huì)較多。這應(yīng)當(dāng)是相似相溶規(guī)律的基礎(chǔ)，但是上述規(guī)律并不方便判斷。于是人們總結(jié)出一個(gè)簡(jiǎn)易判斷的規(guī)律：相似相溶規(guī)律通常的說(shuō)法是“極性相似的兩者互溶度大”。例如，非極性、弱極性溶質(zhì)易溶于非極性、弱極性溶劑，

4、如I2( 非極性 ) 分別在 H2O(強(qiáng)極性 ) 、 C2H5OH(弱極性 ) 、 CCl4( 非極性 ) 中的溶解度 (g/100g溶劑 ) 依次為 0.030(25 ) 、20.5(15 ) 、2.91(25 ) 。又如O2( 非極性 ) 在 1mLH2O、乙醚 ( 弱極性 ) 、 CCl4 中溶解的體積( 已換算至標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積) 依次為： 0.0308mL(20) 、0.455mL(25) 、0.302mL(25) ；白磷 P4( 非極性 ) 能溶于 CS2(非極性 ) ，但紅磷 ( 巨型結(jié)構(gòu) ) 卻不溶。大家可能已經(jīng)看出：相似相溶規(guī)律是定性規(guī)律，通常僅能給出難溶、微溶、可溶的判斷，如

5、O2、 I2 易溶于弱極性、非極性溶劑，但不能認(rèn)為非極性的O2、 I2CCl4( 非極性 ) 中最易溶！在再舉一個(gè)例子：蒽和菲分子式相同，但前者為三個(gè)苯環(huán)“直”并，無(wú)極性，而后者為三個(gè)苯環(huán)“彎”并，稍有極性?，F(xiàn)分別溶于苯中，若完全按照“相似相溶規(guī)律”判斷的話，似乎蒽在苯中的溶解要多些，實(shí)測(cè)結(jié)果：蒽在苯中溶解度(0.63%) ，菲在苯中溶解度 (18.6%) 。如何理解呢？（是不是覺(jué)得很高深很玄妙？）恩，請(qǐng)看更高更妙的解釋蒽，正因?yàn)槭恰爸薄钡模苑肿娱g結(jié)合得緊，不容易分開(kāi)，表現(xiàn)還有蒽的沸點(diǎn)較菲高，其摩爾體積小于菲的其實(shí)，相似相溶規(guī)律還有一種表述：“結(jié)構(gòu)相似者可能互溶”， HOH、 CH3OH、

6、C2H5OH、 n-C3H7OH分子中都含 -OH，且 -OH 所占“份額”較大，所以3 種醇均可與水互溶， n-C4H9OH中雖含 -OH，因其“份額”小，水溶性有限?？梢粤舷耄紨?shù)增多，一元醇的水溶度將進(jìn)一步下降。丙三醇 ( 甘油 ) 中含有 -OH 且“份額”較大， 與水互溶。C6H12O6(葡萄糖 ) 中含 5 個(gè) -OH，因分子比H2O大了許多，只是易溶于水。高分子淀粉(C6H10O5)n 的“分子”更大，只能部分溶解于水；而纖維素更大更高更妙，干脆難溶于水了。甲苯稍有極性，卻與非極性的苯混溶；萘能溶于苯和甲苯含有相同官能團(tuán)，且分子大小相近，則它們的極性相近，例如CH3OH、 C3H

7、7OH偶極矩分別1.69D 和 1.70D ，所以，結(jié)構(gòu)相似有時(shí)也反映在極性上，但極性相似卻不一定是結(jié)構(gòu)相似的反映！如硝基苯C6H5NO2、苯酚 C6H5OH的偶極矩分別為1.51D和 1.70D ，極性算是相近， 但兩者的20水溶度分別0.19%、8.2%。又如 C3H7Br(1.8D) 、C3H7I(1.6D) 、 C3H7OH(1.7D)，極性相近，但 20水溶度分別 0.24%、 0.11%、無(wú)窮。可見(jiàn)， 結(jié)構(gòu)相似對(duì)溶解度的影響強(qiáng)于極性相似！順便說(shuō)一個(gè)金屬互溶的問(wèn)題：(1) 兩種金屬 A、B 晶體結(jié)構(gòu)類型相同， 原子半徑差值小 ( 一般 15%時(shí)，金屬間部分溶解，如Mg在 Cu 或 Ag 中部分溶；(3) 價(jià)相同，金屬間互溶度大，鉀鈉合金互溶為導(dǎo)熱系統(tǒng)，伍德合金(Sn+Pb) 互溶制保險(xiǎn)絲；(4) 電負(fù)性相近， 金屬間互溶度大。Cr、Mo、W在Na、K 中難溶在Cu、Ag 中較“易”溶金屬互溶的問(wèn)題是不是也可以看做是一種“相似相溶”呢，但這時(shí)， 相似的不是極性，而主要是結(jié)構(gòu)方面。相似相溶規(guī)律應(yīng)當(dāng)從也需要從結(jié)構(gòu)角度解釋。雖然熱力學(xué)可以說(shuō)