溶解能力

溶解能力

溶劑的溶解能力,簡單地說就是指溶解物質的能力,即溶質被分散和被溶解的能力。在水溶液中一般用溶解度來衡量,這隻適用於溶解低分子結晶化合物。對於有機溶劑的溶液,尤其是高分子物質,溶解能力往往表現在一定濃度溶液形成的速度和一定濃度溶液的黏度,無法明確地用溶解度表示。

基本介紹

  • 中文名:溶解能力
  • 外文名:Dissolving capacity,Solvency.
  • 定義:溶劑在一定條件下溶解溶質的能力
  • 度量方式:在水溶液中一般用溶解度來衡量
  • 影響因素:溫度、壓力等
簡介,溶劑的溶解能力,溶劑的溶解能力的判斷,溫度對溶解能力的影響,超臨界水(流體)的溶解能力,

簡介

溶劑能溶解聚合物的能力,由於高聚物結構的複雜性,因此高聚物的溶解現象要比小分子複雜,高聚物的溶解過程要經過兩個階段,先是溶劑分子滲入高聚物內部,使高聚物體積膨脹,稱為“溶脹”,然後才是高分子均勻地分散在溶劑中,形成完全溶解的分子分散的均相體系,交聯高聚物與溶劑接觸時,只能溶脹,不能溶解。從熱力學方面來說,高聚物溶解過程在恆溫恆壓下自發進行的必要條件是Gibbs自由能的變化ΔGM<0,即:
通常地ΔSM>0,ΔGM的正負取決於混合熱ΔHM的正負及大小。對於極性高聚物的溶解,通常選擇極性溶劑,這樣高分子與溶劑分子存在強烈的相互作用,溶解時放熱(ΔHM<0),使體系自由能降低ΔGM<0;對於非極性高聚物,溶解過程一般是吸熱的ΔHM>0,只有在
時,ΔGM才能為負。因升溫或減小ΔHM才能使體系自發溶解。至於非極性高聚物與溶劑相互混合時的混合熱ΔHM可以借小分子的溶度參數來計算,即
定義
為溶度參數。式中V為溶液的總體積,Φ為體積分數,ΔE/V稱為內聚能。因此δ越接近,兩種液體越能互溶。δ是表征溶劑溶解能力的物理量。

溶劑的溶解能力

聚合物或樹脂在液體中的溶解度,是由液體分子與聚合物或樹脂分子之間的分子間作用力的大小決定的。也正是這種作用力,決定了液體之間能否混溶,決定了懸浮於液體中的膠體微粒間的引力作用。分子間作用力對於諸多控制實用塗料性質的因素都有極為重要的影響,因此我們有必要考慮一下它們是如何產生的。分子問作用力有三種:色散力(或稱倫敦力)、極化力和氫鍵。色散力的產生是分子微擾的結果。也就是說,任一瞬間都存在一種短暫而有限的偶極效應,導致分子之間互相吸引。對於烴,這是分子引力的唯一來源。極化力起源於永久偶極之間(Keesom效應)或永久偶極與誘導偶極之間(Debye效應)的相互作用。氫鍵是有機化學家所熟知的,它是水有反常高沸點的主要原因。當氫原子連在一個電負性原子(如氧原子和氮原子)上的時候,電子密度就會從氫原子轉移到電負性原子。因此,氫原子就帶上了少許淨增的正電荷,電負性原子就帶上了少許負電荷。這時,氫原子就會與另一分子中的電負性原子發生作用,形成所謂的氫鍵。上面這些作用力決定了物質的某些最基本的性質,如汽化潛熱、沸點、表面張力、混溶性,當然還包括溶解性能。

溶劑的溶解能力的判斷

溶劑的溶解能力,簡單地說就是指溶解物質的能力,即溶質被分散和被溶解的能力。在水溶液中一般用溶解度來衡量,這隻適用於溶解低分子結晶化合物。對於有機溶劑的溶液,尤其是高分子物質,溶解能力往往表現在一定濃度溶液形成的速度和一定濃度溶液的粘度,無法明確地用溶解度表示。因此,溶劑溶解能力應包括以下幾個方面:
1)將物質分散成小顆粒的能力;
2)溶解物質的速度;
3)將物質溶解至某一種濃度的能力;
4)溶解大多數物質的能力;
5)與稀釋劑混合組成混合溶劑的能力。
工業上判斷溶劑溶解能力的方法有稀釋比法、恆粘度法、粘度·相圖法、貝殼松脂-丁醇(溶解)試驗、苯胺點試驗等。

溫度對溶解能力的影響

溶解作用除了與體系的物性有關外,外界條件(如溫度和壓力)的改變,也能促使溶解發生和消失。下圖是理想的丙烷-油-瀝青體系在不同溫度下的等溫相圖。用它可定性說明溶解度與溫度之間的關係。當體系在38℃時,由於外加的能量較小,丙烷與油和瀝青在大部分情況下都是互溶的,它只在a-d-c曲線所圍成的一個很小的區域內才使這三組分混合物分成二相,見圖(a)。當溫度升高至60℃,它隨著外加能量的增加使分相的區域也隨之變大,如圖(b)所示。當體系在82℃時,丙烷與油不是在任何比例下都互溶,當油和瀝青的比例在相圖(c)中的P點時,在不斷加入丙烷稀釋,直到濃度達到a'b'c’的三角區時,丙烷-油-瀝青混合物就出現三相共存。
溶解能力

超臨界水(流體)的溶解能力

近臨界水和超臨界水物性變化相當大。其中,超臨界水能與非極性物質(如烴類)和其他有機物以及氣體完全互溶,而與無機物(特別是鹽類)微溶或不溶。下表對比了超臨界水和普通水的溶解度。
溶解能力
超臨界水密度和介電常數決定溶解度。無機物在超臨界水中離解常數和溶解度很低。此外,超臨界水還能與空氣、氮氣、氧氣和二氧化碳等氣體完全互溶,由此大大降低或消除了二相間傳質阻力,強化了污染物與氧化劑之間的傳遞混合過程,提高污染物降解效率。
超臨界流體是唯一的能替代有機溶劑的新型溶劑。作為輸送溶劑不僅將有用成分抽取出來,即萃取劑,而且能將不用成分除去,即洗淨劑,還能將目的成分固定化於固體之中(如超臨界染色),即固定化溶劑。
在僅靠溶解度差而分離困難的場合,可與其他分離方法複合使用,如吸附分離/趨臨界流體分離過程等,如此組合套用的效果更好。
這樣,通過適當控制溫度和壓力,就很容易控制加水分解反應或自由基反應。在這一點上,超臨界水作為溶劑,其優越性甚為突出見下圖。
溶解能力

相關詞條

熱門詞條

聯絡我們