溶液的基本性質(zhì)

溶液的基本性質(zhì)第一頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日溶液的性質(zhì)溶液是由一種或多種物質(zhì)組成的均一相混合物描述溶液的基本性質(zhì)主要有：粘度濃度溶解度過(guò)飽和度沸點(diǎn)，及沸點(diǎn)升懸浮密度第二頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日溶液的粘度溶液的粘度是衡量其流動(dòng)性質(zhì)的一個(gè)參數(shù)。粘度越高溶液的流動(dòng)性越差：黏度的基本定義：

溶液的粘度隨溫度的升高而減小。溶液的粘度雖固體含量的增加而增大-流變學(xué)溶液的粘度與固體顆粒的大小相關(guān)，在相同的固體含量下，顆粒越小溶液的粘度越高溶液的黏度對(duì)結(jié)晶過(guò)程的影響：顆粒的懸浮狀態(tài)成核過(guò)程成長(zhǎng)過(guò)程第三頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日溶液的濃度溶液是由溶劑與一種或多種溶質(zhì)組成，“濃度”是描述溶液中溶質(zhì)含量的多少的參數(shù)。表示濃度的單位很多，主要有質(zhì)量分率，摩爾分率，體積濃度，摩爾濃度等，重量濃度等。質(zhì)量溶質(zhì)/質(zhì)量溶劑（kg溶質(zhì)/kg溶劑）摩爾溶質(zhì)/摩爾溶劑（摩爾溶質(zhì)/摩爾溶劑）質(zhì)量溶質(zhì)/質(zhì)量溶劑（kg溶質(zhì)/kg溶液）摩爾溶質(zhì)/摩爾溶劑（摩爾溶質(zhì)/摩爾溶液）質(zhì)量溶質(zhì)/體積溶液（kg溶質(zhì)/m3溶液）摩爾溶質(zhì)/體積溶液（摩爾溶質(zhì)/m3溶液）第四頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日溶解度在一定的溫度下，平衡狀態(tài)下溶液中最大的溶質(zhì)含量叫做溶解度，當(dāng)溶液中的溶質(zhì)達(dá)到最大溶質(zhì)含量時(shí)，此溶液叫作飽和溶液。其相應(yīng)的濃度叫飽和濃度。溶液的溶解度主要依賴于物系溫度其他組分的含量（雜質(zhì)）溶劑的性質(zhì)和組成第五頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日溶解度在結(jié)晶過(guò)程中的作用是結(jié)晶過(guò)程的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)可用于結(jié)晶方法的決定冷卻蒸發(fā)閃蒸反溶劑結(jié)晶結(jié)晶操作點(diǎn)的確定工藝路線與工藝參數(shù)控制方法直線，曲線結(jié)晶過(guò)程物料、熱量衡算的基礎(chǔ)第六頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日第七頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日第八頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日第九頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日難溶物質(zhì)的溶解度及表示方法通常溶解度的概念很難用于難溶物質(zhì)溶解度的表達(dá)，因?yàn)槠湮镔|(zhì)在溶液中的含量很低，按溶質(zhì)考慮幾乎不變。難容物質(zhì)的結(jié)晶主要是用于反應(yīng)結(jié)晶過(guò)程，使用兩種或兩種以上可溶性物質(zhì)反應(yīng)，其產(chǎn)物為難容物質(zhì)難溶物質(zhì)的溶解特性按離子反應(yīng)平衡來(lái)描述。平衡常數(shù)定義為a為離子的活度，如果固體物質(zhì)（AgCl）在它的穩(wěn)態(tài)晶體形態(tài)，在一個(gè)大氣壓下，（叫標(biāo)準(zhǔn)態(tài)）難容物質(zhì)的活度（aAgCl）為1。第十頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日平衡常數(shù)方程變?yōu)椋害脼殡x子活度系數(shù)，m

為以摩爾為單位的離子濃度。對(duì)難容物質(zhì)（AgCl）活度系數(shù)為1這個(gè)方程叫氯化銀的溶度積。通常情況下溶度積被用于描述難溶物質(zhì)在水溶液中的溶解度和平衡（飽和）狀態(tài)。如果反應(yīng)的離子摩爾數(shù)不是1：1例如硫酸銀的離子反應(yīng)第十一頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日溶度積的概念能被用于計(jì)算其他物質(zhì)對(duì)給定物質(zhì)的溶解度的影響（同離子效應(yīng)）如在氯化鈉溶液中，銀的溶解度會(huì)隨溶液中氯離子的濃度升高而降低。溶度積的另一個(gè)用途是在混合物中確定微溶物質(zhì)的溶解度，在已知各種可能的離子反應(yīng)和其相應(yīng)的溶度積的情況下，可以估算微溶物質(zhì)在混合物中的溶解度。在沒(méi)有確切的數(shù)據(jù)的情況下，這種大體的估算有時(shí)很有用途，尤其是對(duì)分析體系的變化趨勢(shì)時(shí)是很有用的。第十二頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日難溶物質(zhì)在濃溶液中的溶解度溶度積的概念在稀溶液中描述溶質(zhì)的溶解度是可以近似認(rèn)為是準(zhǔn)確的，然而，在濃溶液中，由于電荷的相互作用，復(fù)雜的溶液性態(tài)，和非理想溶液的性質(zhì)的影響，其他鹽離子對(duì)所研究物質(zhì)的溶解度的影響的估算是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的問(wèn)題。一般情況下，由于其他物質(zhì)的存在，難溶物質(zhì)在水中的溶解度會(huì)隨其他鹽的濃度增加而有所增加。這一現(xiàn)象叫做鹽效應(yīng)。（圖1.4，1.5，1.6）溶液的pH也會(huì)影響其溶解度。（圖1.7）第十三頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日第十四頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日第十五頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日第十六頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日第十七頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日溶解度數(shù)據(jù)文獻(xiàn)中檢索：solubilities-inorganicandmetal-organiccompaund.Vol.1,inkeW.R.andseidell1985.一般規(guī)則大多無(wú)機(jī)物在水中的溶解度隨溫度的變化比較容易獲得。其它鹽對(duì)某種物質(zhì)的溶解度的數(shù)據(jù)比較難找復(fù)雜體系的數(shù)據(jù)就更困難，或幾乎找不到。實(shí)驗(yàn)測(cè)量 ：當(dāng)熱力學(xué)數(shù)據(jù)得知時(shí),進(jìn)行計(jì)祘Handbookofaqueouselectrolyeethermodynamics.zemaiesetal.1986.

第十八頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日有機(jī)物的溶解度無(wú)機(jī)物的溶解度主要以水做溶劑可使用溶劑添加劑有機(jī)物的溶解度依賴于溶劑的選擇，同種物質(zhì)在不同溶劑中具有不同的溶解度（圖1.11,1.12)有機(jī)物質(zhì)的這一特性對(duì)選擇結(jié)晶過(guò)程很重要，選擇適合于結(jié)晶過(guò)程的溶劑會(huì)使結(jié)晶過(guò)程容易操作和控制混合溶劑根據(jù)熱力學(xué)數(shù)據(jù)有機(jī)物質(zhì)在有機(jī)溶液中可以估祘。溶解度的計(jì)算第十九頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日第二十頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日第二十一頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日溶解度的測(cè)量方法準(zhǔn)確的溶解度的數(shù)據(jù)是結(jié)晶過(guò)程研究、設(shè)計(jì)和操作的關(guān)鍵數(shù)據(jù)文件中的溶解度的數(shù)據(jù)有限，很多情況下所研究的物質(zhì)的溶解度不能在文獻(xiàn)中查到用計(jì)祘的方法往往也很難得到準(zhǔn)確的溶解度的數(shù)據(jù)。尤其是在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中溶液中有很多雜質(zhì)，雜質(zhì)對(duì)溶解度的影響差異很大。因此實(shí)際測(cè)量更可靠。第二十二頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日測(cè)量方法-恒溫法在恒溫裝量中加入定量的溶劑（溫度誤差小于0.1度）加熱溶劑到要求的溫度（高溫下加冷凝器或密封，以防蒸發(fā)）加過(guò)量的溶質(zhì)于溶劑中攪拌，恒溫超過(guò)4小時(shí)或更長(zhǎng)，24小時(shí)更好。取溶液分析樣品分析可用化學(xué)或儀器分析法可蒸干溶劑稱重第二十三頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日容易帶來(lái)誤差的兩種測(cè)量方法對(duì)已知濃度的溶液，升溫到全部溶質(zhì)溶解，然后冷卻到第一個(gè)晶體出現(xiàn)。認(rèn)為，此時(shí)的溫度為此溶液濃度所對(duì)應(yīng)飽和溫度。而此溫度下的溶解度為此溶液的濃度，這是不正確的。因?yàn)榇藭r(shí)是過(guò)飽和溶液（超過(guò)飽和含量）。在溶劑中加入過(guò)量的溶質(zhì)，升溫至全部溶質(zhì)溶解。此方法假設(shè)在溶質(zhì)全部溶解時(shí)的溶解濃度為其飽和溶液。（溶解也于是平衡狀態(tài)，過(guò)低估計(jì)）第二十四頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日溶解度的其他測(cè)量方法激光信號(hào)濁度法第二十五頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日過(guò)飽和度和介穩(wěn)性溶液的溶解度描述一種固體溶質(zhì)與液體溶液的一種平衡狀態(tài)的性質(zhì),此性質(zhì)可用于計(jì)算最大的產(chǎn)量.由于體系從一種平衡狀態(tài)到另一種平衡狀態(tài)但平衡狀態(tài)只能給出體系從一種狀態(tài)到另一種狀態(tài)的變化量.而不能給任何速率信息,也就是說(shuō)此過(guò)程需要多少時(shí)間來(lái)完成.結(jié)晶是一個(gè)速率過(guò)程,也就是說(shuō)完成結(jié)晶過(guò)程的時(shí)間依賴于一種推動(dòng)力,在結(jié)晶過(guò)程中的推動(dòng)力被叫做過(guò)飽和度第二十六頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日過(guò)飽和溶液的形成TemperatureTConcentrationCSolubilityMaximumSupersaturationEvaporationProcessNucleationGrowthandSecondarynucleationCoolingprocess第二十七頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日過(guò)飽和度的表示方法過(guò)飽和度是結(jié)晶過(guò)程的基本推動(dòng)力.可用無(wú)因次的形式表示

,化學(xué)勢(shì);c,濃度;a,活度;γ,活度系數(shù);*,飽和狀態(tài)下的性質(zhì).

在大多數(shù)情況下,活度系數(shù)是不知道的,即以無(wú)因次化學(xué)勢(shì)的差用無(wú)因次濃度差來(lái)表示.第二十八頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日過(guò)飽和度經(jīng)常用的形式是濃度差濃度比為注意:這樣定義的過(guò)飽和度是在假設(shè)理想溶液的條件下(即活度系數(shù)為1)的情況下才能成立的.

在更準(zhǔn)確的研究成核、成長(zhǎng)過(guò)程中活度系數(shù)常常是需要的.溫度差表示過(guò)飽和度(過(guò)飽和溶液看作相應(yīng)溫度的飽和溶液)第二十九頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日介穩(wěn)性和介穩(wěn)的界線(最大過(guò)飽和度)過(guò)飽和度溶液是處于介穩(wěn)態(tài),也就是說(shuō)當(dāng)把一個(gè)溶液制備到一定的過(guò)飽和狀態(tài)下,結(jié)晶過(guò)程不一定發(fā)生.介穩(wěn)程度和過(guò)飽和度有關(guān)，過(guò)飽和度越大，其介穩(wěn)程度越?。钡竭^(guò)飽和度達(dá)到這樣的一種狀態(tài):即在增加一點(diǎn)過(guò)飽和度，新的晶體就會(huì)出現(xiàn)，在這種情況下的過(guò)飽和度叫最大過(guò)飽和度。在任何介穩(wěn)態(tài)如果人為加入晶體，晶體會(huì)生長(zhǎng)。為什么溶液會(huì)有介穩(wěn)態(tài)（Nucleation）？成核現(xiàn)象成核是結(jié)晶過(guò)程的開(kāi)始，即新晶體的誕生。第三十頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日產(chǎn)生過(guò)飽和度的方法溫度的變化（溶解度隨溫度變化較大）蒸發(fā)（閃發(fā)）（變化不大）化學(xué)反應(yīng)（沉淀反應(yīng)）改變?nèi)芤旱慕M成（復(fù)分解反應(yīng)）改變?nèi)軇┑谌豁?yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日影響溶液過(guò)飽和度的因素不同物質(zhì)具有不同