化合物难溶的本质是什么？
化合物难溶，说白了，就是它不愿意轻易地“散开”，融进另一种物质里去。这个“不愿意”可不是主观情感，而是背后一系列扎实的物理化学原理在作祟。想要深入理解，咱们得从“谁”和“谁”的关系入手，以及它们之间的“缘分”深浅来看。
首先，理解“溶解”这件事本身。
溶解，本质上是一个“打散”和“包围”的过程。当一种物质（溶质）溶解在另一种物质（溶剂）中时，溶质的分子或离子会从紧密的固态或液态结构中被分离出来，然后被溶剂的分子（或者说溶剂的“势力”）团团围住，分散开来，均匀地混合在一起，形成一个均一的体系。
这个过程并不是一蹴而就的，它包含了几个关键的能量变化：
1. 打破溶质自身的“拘束”： 固态的盐，它的钠离子和氯离子就被强大的静电力紧紧地绑在一起，形成规则的晶格。液态的油，它的分子之间也有分子间作用力。要把这些分子或离子“撬”出来，需要消耗能量。
2. 打破溶剂自身的“组织”： 溶剂分子也不是孤立存在的，它们之间也有相互吸引力，形成一定的排列。为了给溶质腾地方，也需要消耗一些能量来“推开”一些溶剂分子。
3. 形成溶质与溶剂之间的“新关系”： 当溶质的分子或离子被溶剂分子包围时，它们之间会形成新的相互作用力，比如氢键、偶极偶极作用、范德华力等等。这种新形成的吸引力会释放能量。
溶解能不能顺利进行，关键就在于这三个能量变化的总和。 如果形成新的溶质溶剂作用力释放的能量，足以补偿打破溶质自身结构和溶剂自身结构消耗的能量，那么溶解就更容易发生，化合物也就更容易溶。反之，如果消耗的能量大于释放的能量，整个过程就会“不划算”，溶解就不容易进行，化合物就难溶。
那么，什么情况下，这个“不划算”的账会算不明白呢？
这就要说到化合物难溶的“本质”了：溶质本身具有非常强大、稳定的结构，或者溶质与溶剂之间的相互作用力非常薄弱，不足以克服溶质内部强大的吸引力。
咱们来拆解一下：
1. 溶质自身结构过于强大：
离子晶体中的强静电作用： 很多无机盐，特别是那些由高电荷密度离子（比如Mg²⁺, Al³⁺, O²⁻, F⁻）组成的化合物，它们的晶格能非常非常高。晶格能，就是把构成离子晶体的离子拉开，使它们成为自由离子所需要的能量。想象一下，就像是一块牢牢粘合在一起的砖墙，要把每一块砖都抠出来，需要费很大的劲。当这个晶格能大到离谱的时候，即使水分子（一种极性溶剂）能够与离子产生一定的离子偶极作用力，也远远不足以克服那股强大的静电力，把离子从晶格中“拽”出来。这类化合物，比如氧化镁（MgO）、氟化钙（CaF₂）等，它们在水中的溶解度都很低。
共价化合物中强大的分子内作用力： 对于一些共价化合物，尤其是那些分子结构紧凑、分子间作用力（比如氢键、偶极偶极作用）非常强的，如果其分子内的共价键也异常牢固，那么要将分子从它自身严密的“身体”里解体出来，是非常困难的。虽然有时候溶剂能和分子表面的官能团产生弱相互作用，但不足以“拆散”整个分子。
2. 溶质与溶剂之间的“缘分”太浅：
“相似相溶”这个老话，其实道出了其中的奥妙。
“同性相吸”原则： 极性溶质容易溶于极性溶剂，非极性溶质容易溶于非极性溶剂。这是因为，相似的分子间作用力能够更好地互相“匹配”和“替代”。
极性分子 vs. 极性溶剂： 比如食盐（NaCl）中的Na⁺和Cl⁻是带电的，它们之间是强大的离子键。水分子是极性的，有一个带部分负电荷的氧原子和两个带部分正电荷的氢原子。当NaCl溶于水时，水的氧原子会靠近Na⁺，形成离子偶极作用，水的氢原子会靠近Cl⁻，也形成离子偶极作用。这种作用力能够有效地“包裹”住离子，将其从晶格中拉出来。所以，NaCl易溶于水。
非极性分子 vs. 非极性溶剂： 比如油。油分子大都是非极性的碳氢化合物。它们之间靠的是范德华力。当油遇到水（一种极性溶剂）时，水分子之间因为有氢键，结合得很紧密，而且水分子之间的吸引力远大于水分子与油分子之间的吸引力（范德华力）。所以，水分子更愿意互相靠近，而不是去“拥抱”油分子。油分子之间也是如此，它们之间的范德华力比它们与水分子之间的范德华力要强。结果就是，油和水难以混合，油在水中难溶。
“缘分”不够： 如果溶质是极性的，但溶剂是非极性的，反之亦然，或者即使都是极性/非极性，但它们之间能够形成的作用力非常弱，那溶解就会很困难。比如，酒精（极性）可以溶于水（极性），但酒精在油（非极性）中的溶解度就远不如在水中的溶解度。
3. 晶体类型和堆积方式的影响：
即使是相似的化学组成，不同的晶体结构也会影响溶解度。比如，某些化合物可能存在同质多晶现象，即它们拥有相同的化学式，但晶体结构不同。其中一种晶型可能比另一种晶型更稳定，也意味着它的晶格能更高，在溶剂中的溶解度就更低。
总结一下，化合物难溶的根本原因，就是：
溶质本身的“韧性”太强： 它的内部结构（如离子晶格的晶格能、共价化合物分子间的紧密结合）需要非常大的能量才能被打破。
溶质与溶剂之间的“吸引力”太弱： 它们之间形成的新的相互作用力（如离子偶极、偶极偶极、范德华力）不足以补偿打破溶质和溶剂原有结构所需的能量。
“同类相溶”原则的失配： 溶质和溶剂在极性、分子大小、分子形状等方面存在较大差异，导致它们之间难以形成有效的吸引和包围。
所以，当我们说一个化合物难溶时，就是在描述它不太“合群”，不太愿意散开，原因就藏在它自身结构的“硬朗”和它与潜在“伴侣”（溶剂）之间“缺乏默契”里。
首先，理解“溶解”这件事本身。
溶解，本质上是一个“打散”和“包围”的过程。当一种物质（溶质）溶解在另一种物质（溶剂）中时，溶质的分子或离子会从紧密的固态或液态结构中被分离出来，然后被溶剂的分子（或者说溶剂的“势力”）团团围住，分散开来，均匀地混合在一起，形成一个均一的体系。
这个过程并不是一蹴而就的，它包含了几个关键的能量变化：
1. 打破溶质自身的“拘束”： 固态的盐，它的钠离子和氯离子就被强大的静电力紧紧地绑在一起，形成规则的晶格。液态的油，它的分子之间也有分子间作用力。要把这些分子或离子“撬”出来，需要消耗能量。
2. 打破溶剂自身的“组织”： 溶剂分子也不是孤立存在的，它们之间也有相互吸引力，形成一定的排列。为了给溶质腾地方，也需要消耗一些能量来“推开”一些溶剂分子。
3. 形成溶质与溶剂之间的“新关系”： 当溶质的分子或离子被溶剂分子包围时，它们之间会形成新的相互作用力，比如氢键、偶极偶极作用、范德华力等等。这种新形成的吸引力会释放能量。
溶解能不能顺利进行，关键就在于这三个能量变化的总和。 如果形成新的溶质溶剂作用力释放的能量，足以补偿打破溶质自身结构和溶剂自身结构消耗的能量，那么溶解就更容易发生，化合物也就更容易溶。反之，如果消耗的能量大于释放的能量，整个过程就会“不划算”，溶解就不容易进行，化合物就难溶。
那么，什么情况下，这个“不划算”的账会算不明白呢？
这就要说到化合物难溶的“本质”了：溶质本身具有非常强大、稳定的结构，或者溶质与溶剂之间的相互作用力非常薄弱，不足以克服溶质内部强大的吸引力。
咱们来拆解一下：
1. 溶质自身结构过于强大：
离子晶体中的强静电作用： 很多无机盐，特别是那些由高电荷密度离子（比如Mg²⁺, Al³⁺, O²⁻, F⁻）组成的化合物，它们的晶格能非常非常高。晶格能，就是把构成离子晶体的离子拉开，使它们成为自由离子所需要的能量。想象一下，就像是一块牢牢粘合在一起的砖墙，要把每一块砖都抠出来，需要费很大的劲。当这个晶格能大到离谱的时候，即使水分子（一种极性溶剂）能够与离子产生一定的离子偶极作用力，也远远不足以克服那股强大的静电力，把离子从晶格中“拽”出来。这类化合物，比如氧化镁（MgO）、氟化钙（CaF₂）等，它们在水中的溶解度都很低。
共价化合物中强大的分子内作用力： 对于一些共价化合物，尤其是那些分子结构紧凑、分子间作用力（比如氢键、偶极偶极作用）非常强的，如果其分子内的共价键也异常牢固，那么要将分子从它自身严密的“身体”里解体出来，是非常困难的。虽然有时候溶剂能和分子表面的官能团产生弱相互作用，但不足以“拆散”整个分子。
2. 溶质与溶剂之间的“缘分”太浅：
“相似相溶”这个老话，其实道出了其中的奥妙。
“同性相吸”原则： 极性溶质容易溶于极性溶剂，非极性溶质容易溶于非极性溶剂。这是因为，相似的分子间作用力能够更好地互相“匹配”和“替代”。
极性分子 vs. 极性溶剂： 比如食盐（NaCl）中的Na⁺和Cl⁻是带电的，它们之间是强大的离子键。水分子是极性的，有一个带部分负电荷的氧原子和两个带部分正电荷的氢原子。当NaCl溶于水时，水的氧原子会靠近Na⁺，形成离子偶极作用，水的氢原子会靠近Cl⁻，也形成离子偶极作用。这种作用力能够有效地“包裹”住离子，将其从晶格中拉出来。所以，NaCl易溶于水。
非极性分子 vs. 非极性溶剂： 比如油。油分子大都是非极性的碳氢化合物。它们之间靠的是范德华力。当油遇到水（一种极性溶剂）时，水分子之间因为有氢键，结合得很紧密，而且水分子之间的吸引力远大于水分子与油分子之间的吸引力（范德华力）。所以，水分子更愿意互相靠近，而不是去“拥抱”油分子。油分子之间也是如此，它们之间的范德华力比它们与水分子之间的范德华力要强。结果就是，油和水难以混合，油在水中难溶。
“缘分”不够： 如果溶质是极性的，但溶剂是非极性的，反之亦然，或者即使都是极性/非极性，但它们之间能够形成的作用力非常弱，那溶解就会很困难。比如，酒精（极性）可以溶于水（极性），但酒精在油（非极性）中的溶解度就远不如在水中的溶解度。
3. 晶体类型和堆积方式的影响：
即使是相似的化学组成，不同的晶体结构也会影响溶解度。比如，某些化合物可能存在同质多晶现象，即它们拥有相同的化学式，但晶体结构不同。其中一种晶型可能比另一种晶型更稳定，也意味着它的晶格能更高，在溶剂中的溶解度就更低。
总结一下，化合物难溶的根本原因，就是：
溶质本身的“韧性”太强： 它的内部结构（如离子晶格的晶格能、共价化合物分子间的紧密结合）需要非常大的能量才能被打破。
溶质与溶剂之间的“吸引力”太弱： 它们之间形成的新的相互作用力（如离子偶极、偶极偶极、范德华力）不足以补偿打破溶质和溶剂原有结构所需的能量。
“同类相溶”原则的失配： 溶质和溶剂在极性、分子大小、分子形状等方面存在较大差异，导致它们之间难以形成有效的吸引和包围。
所以，当我们说一个化合物难溶时，就是在描述它不太“合群”，不太愿意散开，原因就藏在它自身结构的“硬朗”和它与潜在“伴侣”（溶剂）之间“缺乏默契”里。
网友意见
溶质与溶液之间的溶解过程是涉及到分子间作用力的。涉及到溶质与溶液的性质，常规会把溶液粗浅分为两种，极性溶液和非极性溶液。我们所熟知的“相似相容原理”，其实本质就和分子间的作用力有关系。
粗浅的分类，分子间作用力可分为范德华力和次级键，在这里就不在详细介绍，详细可见我曾经写的一篇文章[1]。聊聊分子间作用力的那些事儿
当非极性气体溶解于溶剂中时，主要依靠溶质分子与溶剂分子间的色散作用，即使在极性溶剂中诱导作用的贡献也是很小的。因此，当气体分子的极化率增加时溶解度也相应地增加。溶剂性质的影响要复杂一些，当溶剂的极化率增大时，虽然有利于溶质和溶剂的相互作用，但是溶剂分子间的相互作用也增强了，这又不利于溶解。
一般来说，极性物质在非极性溶剂中的溶解度比较小，而在极性溶剂中溶解度则较大。反之非极性物质则比较容易溶解于非极性溶剂中，在极性溶剂中的溶解度则较小。极性与非极性物质形成的溶液，往往是正偏差，其蒸气压高于理想溶液值，沸点则降低。
氢键的形成对混合物性质有显著影响。例如氯仿、乙炔能很好地溶解于乙醚、丙酮中，因为它们之间实质上是形成了络合物。但是对某些物质则视形成络合物以及它们的自缔合强度的差异而定。例如氯仿就能很好地溶解于甲醇中，是因为氯仿与甲醇的作用强于甲醇的自缔合。
但是氯仿却很难溶解于水中，是因为水的自缔合太强了。而二氧六环（1，4-二氧己环）却能溶于水中，说明它作为一个质子受体，其强度大到可以与水竞争。氢键的形成或破坏将使溶液的蒸气压与沸点偏离理想。
例如乙醇自缔合很强，当溶解于四氯化碳中后，由于稀释，使缔合度降低，因而蒸气压升高，并形成最低恒沸点。而丙酮与氯仿由于生成络合物，蒸气压降低，形成最高恒沸点。
但是对某些物质混合时情况就比较复杂，例如，二氧六环与醋酸，一方面它们之间形成分子间氢键使蒸气压下降，另一方面醋酸自缔合的解离使蒸气压升高，在这个例子中，两者竞争的结果蒸气压仍下降，形成最高恒沸点。当然，氢键只是原因之一，其它类型的分子间力的影响也应重视。
在这里提一嘴，混合时的热效应当然也应该与分子间力特别是氢键和电荷转移有关。一般来说，生成分子间络合物是放热的，而自缔合的解离则是吸热的。
有朋友 @天天向上 还提到的盐的溶解过程，这个很好，这时候得考虑到溶剂化的作用。
这就属于离子键了，化学键的范畴，对于两个带电离子 和 ，如果介电常数为 ，那么两个离子间的作用力 和位能 可以表示为：
离子间静电力与距离平方成反比，它是一种长程力。可以说盐类晶体中的离子，就是靠这种作用力牢固地结合在一起。但是在水中，盐类却能轻易地被溶解，离子都可以在水中“四处乱窜”，完全不受到这种很强的力的影响。在水中，由于水的介电常数 很大（25℃时为78.53），静电力大为减弱，能够使离子分散在水中，而形成溶液。当然，如果水溶液中离子浓度很大的话，离子之间的相互作用力就会增强。
参考
- ^聊聊分子间作用力的那些事儿 https://zhuanlan.zhihu.com/p/196644117
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