问题

固体在液体里面不容易被化开的性质,用专业术语怎么说?

回答
当固体在液体中难以溶解时,我们可以用 溶解度低 这个专业术语来描述这种现象。

要详细地理解这一点,我们需要从几个方面来探讨:

1. 什么是溶解和溶解度?

溶解: 这是一个物质(溶质,这里指固体)分散并均匀混合到另一种物质(溶剂,这里指液体)中,形成均一溶液的过程。在这个过程中,固体粒子的分子或离子被溶剂分子包围,并被分散到整个液体中。
溶解度: 这是一个量化的概念,指的是在一定的温度和压力下,一定量的溶剂能够溶解的溶质的最大量。通常以每100克溶剂中能溶解的溶质的克数来表示。

2. 为什么有些固体溶解度低?

固体在液体中能否被溶解,以及溶解的程度,很大程度上取决于溶质和溶剂之间 相互作用力 的强弱。这里有几个关键因素:

“相似相溶”原则: 这是理解溶解度的核心。通常情况下,极性溶质倾向于溶解在极性溶剂中,而非极性溶质倾向于溶解在非极性溶剂中。
极性溶质(例如食盐 NaCl): 固体粒子(Na⁺ 和 Cl⁻ 离子)带电荷,与极性溶剂(例如水 H₂O)的极性分子(分子内部分带有正电荷和负电荷)之间会产生强烈的 离子偶极作用力。水分子会像小小的“拥抱者”一样,将钠离子和氯离子包裹起来,把它们从固体晶格中拉出来,分散到水中。
非极性溶质(例如硫 S 或碘 I₂): 它们以中性分子形式存在,在固体状态下,分子之间主要通过较弱的 范德华力(包括伦敦色散力)相互吸引。如果溶剂也是非极性的(例如汽油),那么溶剂分子和溶质分子之间也能形成相似的范德华力,从而促进溶解。
为什么固体不容易在液体中化开(溶解度低)? 当固体是极性的,而液体是非极性的(反之亦然),或者两者都是非极性但相互作用力都很弱时,溶剂分子就无法有效地克服固体粒子之间强大的吸引力,也无法充分“包围”和分散固体粒子。例如,油(非极性)和水(极性)不相溶,油滴会保持其形状,不会分散到水中。食盐(极性)在汽油(非极性)中溶解度就非常低。

固体晶格能: 固体物质在形成晶体时,粒子之间会形成一种非常稳定的排列,并且粒子之间存在着很强的吸引力,这使得它们紧密地结合在一起。这个结合的能量被称为 晶格能。溶剂需要提供足够的能量(通过与溶质粒子形成新的相互作用力)来克服这种强大的晶格能,才能将溶质粒子从晶格中分离出来。
如果固体粒子间的吸引力(如离子键、共价键或强范德华力)非常大,形成非常高的晶格能,那么即使溶剂与溶质粒子之间存在一定的相互作用力,也可能不足以打破这种牢固的晶格结构,从而导致溶解度低。

溶剂化能: 当溶质粒子从固体晶格中分离出来后,它们会被溶剂分子包围,形成 溶剂化物(在水中称为水合物)。这个过程会释放能量,称为 溶剂化能。溶剂化能的释放有助于补偿打破晶格和溶剂分子自身重排所需的能量。
如果溶剂化能相对较小,不足以提供足够的驱动力来将溶质粒子从晶格中拉出并分散开,那么溶解过程就难以发生,或者溶解度很低。

温度的影响: 溶解度通常是温度的函数。对于大多数固体的溶解,溶解过程是吸热的(需要吸收热量),此时升高温度会促进溶解,提高溶解度。但也有少数固体溶解是放热的,升高温度反而会降低其溶解度。所以,在说溶解度低的时候,也需要考虑具体的温度条件。

压力对固体溶解度的影响: 对于固体在液体中的溶解,压力的影响通常非常小,可以忽略不计。

总结来说,当一个固体在液体中不易被化开(溶解度低),最根本的原因在于:

溶质(固体)的粒子间作用力非常强(高晶格能)。
溶剂的分子难以有效地与溶质粒子发生相互作用(溶剂化能不足),无法提供足够的能量来克服溶质粒子之间的吸引力。
溶质和溶剂的极性不匹配,导致它们之间的吸引力比各自内部的吸引力要弱得多。

所以,与其说“不容易被化开”,更科学的说法就是 “其溶解度在该温度和压力下非常低”。这是对固体在液体中分散难易程度的一个精确且专业的描述。

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xx固体不溶于xx液体

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