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碳酸鈉為什么可以降低乙酸乙酯的溶解度?
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解釋?zhuān)焊鶕嗨葡嗳茉?,水是極性較強的溶劑,乙酸乙酯是極性較弱的溶劑,故相互溶解的溶解度較低。 加入無(wú)機鹽時(shí),進(jìn)一步增大了水相的極性,所以乙酸乙酯更難溶解在水中。

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據此,請大家自行思考該現象與以下現象的異同: 

1、氯化鈉溶液可以促進(jìn)水相和有機相的分液; 

2、氯化鈉可以降低氯氣在水中的溶解度;

 3、飽和硫酸銅溶液中加入乙醇可以析出(n水合)硫酸銅固體; 

4、水與苯幾乎不混溶,而水、苯、乙醇三者按一定比例可以形成混合溶液;

 5、氨水中加入氫氧化鈉溶液會(huì )釋放氨氣;

 6、蛋白質(zhì)溶液加入較多無(wú)機鹽可以可逆析出蛋白質(zhì)。

這些現象都或多或少有所不同,但實(shí)際上都可以用統一的理論來(lái)解釋?zhuān)瑲g迎討論。

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梳理如下:

這些現象從微觀(guān)上可以得到更直觀(guān)的解釋?zhuān)?/span>

物質(zhì)在溶劑中的溶解通常伴隨著(zhù)溶劑化過(guò)程,即溶劑與溶質(zhì)微粒之間的相互作用。

我們可以把乙酸乙酯的溶解視為一個(gè)水合的過(guò)程,乙酸乙酯溶解后形成溶劑化的結構,在此以CH3COOEt?nH2O 表示:

CH3COOEt(l)+nH2O(l)→

                  CH3COOEt?nH2O(aq)

而鈉離子和氯離子溶解后也會(huì )形成水合的結構(為敘述方便,用NaCl舉例):

NaCl(s)+ (x+y)H2O(l)→

         Na+?xH2O(aq)+Cl??yH2O(aq)

需要注意的是,水是極性分子,可以通過(guò)正電性端(氫)和負電性端(氧)分別結合氯離子和鈉離子。這種電荷-偶極相互作用(或Cl···H-O氫鍵作用)相對較強,平衡常數[1]較大,且離子能吸引的水分子數也很多(即x,y較大)。

而對于極性很小的乙酸乙酯,與水分子主要以偶極-偶極(或者誘導偶極)這種相對更弱的相互作用結合,其平衡常數遠不如無(wú)機離子,且結合的水分子數n也很小。

[1] 對于該類(lèi)水合反應,溶質(zhì)結合的水分子數并不確定,且原本的溶質(zhì)分子(水)需要視為反應物,所以通常不使用“平衡常數”來(lái)描述。在此僅借用此概念表明反應發(fā)生的難易程度。

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所以,我們可以將這個(gè)過(guò)程簡(jiǎn)單地視為平衡的移動(dòng)。乙酸乙酯與無(wú)機鹽都是能結合水分子的物質(zhì),與水分子結合更強的離子“搶奪”了原本與乙酸乙酯弱結合的水分子,使乙酸乙酯更不容易被水分子溶劑化,從而更難溶解在水中。

再重申一遍這句話(huà):

物質(zhì)在溶劑中的溶解通常伴隨著(zhù)溶劑化過(guò)程,即溶劑與溶質(zhì)微粒之間的相互作用。

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然后再來(lái)看看前面的幾個(gè)現象:

@氯化鈉溶液可以促進(jìn)水相和有機相的分液。

這一現象的原因之一是降低溶解度;而更重要的原因是“破乳”現象:即

有機溶劑形成的微小的液滴在水中形成了介穩的異相狀態(tài)(即乳化),而在溶液中加入過(guò)量鹽類(lèi)會(huì )破壞乳化,加速小液滴的匯聚。

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這同樣可以用上述的平衡原理來(lái)解釋?zhuān)喝榛梢砸暈橐环N廣義的“溶解”[2] ,可以將每一個(gè)有機液滴視為一個(gè)很大的“分子”來(lái)理解。這個(gè)液滴同樣需要吸引一層水分子來(lái)穩定,而加入無(wú)機鹽后會(huì )使液滴失去周?chē)拇蠖鄶邓肿?,從而無(wú)法在水中穩定存在,相互結合成大液滴,在不平衡的重力和浮力作用下合并入有機相層中。

總結:無(wú)機離子“搶奪”了小液滴周?chē)乃肿?,促進(jìn)分液。

[2] 注意:這里只是一種理解方式。根據定義,一般認為溶液是均相的體系。

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@蛋白質(zhì)溶液加入較多無(wú)機鹽可以可逆析出蛋白質(zhì)。

無(wú)機離子“搶奪”了蛋白質(zhì)周?chē)乃肿?,破壞蛋白質(zhì)膠體的穩定性。

@飽和硫酸銅溶液中加入乙醇可以析出(水合)硫酸銅固體。

乙醇和水的結合較為穩定,甚至可以任意比例混溶。所以,乙醇“搶奪”了水合無(wú)機離子中的水,使硫酸銅析出(也因此,析出的晶體中水含量會(huì )降低,可能得到一水合硫酸銅)。

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@氯化鈉可以降低氯氣在水中的溶解度

一種常見(jiàn)的說(shuō)法是:

由于以下兩個(gè)平衡的存在,

Cl2(g)?Cl2(aq); 

?Cl2(aq)+H2O(l)?H+(aq)+Cl?(aq)

+HClO(aq)

在飽和氯化鈉溶液中,第二個(gè)反應產(chǎn)物中有氯離子而被抑制,平衡左移,從而使第一個(gè)反應平衡左移,降低氯氣溶解度。

個(gè)人認為這種說(shuō)法不嚴謹:中性溶液中,第二個(gè)反應達到平衡時(shí)氯氣的電離度遠遠不足50%,即使電離的部分完全被抑制,也不會(huì )使氯氣溶解度有較大的改變。

實(shí)際上,氯氣在水中溶解也是依靠和水分子的各種相互作用。而氯離子會(huì )與氯分子競爭結合水分子,從而使氯氣溶解度下降。

申明一下,以上所述主要是幫助理解相關(guān)知識,高中試題如果考到請寫(xiě)“同離子效應”,OK?

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@氨水中加入氫氧化鈉溶液會(huì )釋放氨氣

也是同理,氨氣的電離度并不高,氫氧根能抑制氨氣溶解是因為氫氧根能與氨分子競爭結合水分子。

H3N?H?OH+OH??HO??H?OH+NH3

總之,化學(xué)知識也重在理解,很多現象可以用一套體系來(lái)理解,也就是“萬(wàn)變不離其宗”的意思。

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