【例 4】物质的溶解性——相似相溶原理

溶质在溶剂中的溶解性,可用“相似相溶”原理表达。这一经验原理指出:结构相似的物质易于互溶,结构相差较大的物质不能互溶。其中“结构”二字的含义有两层:一是指物质结合在一起所依靠的化学键或分子间结合力的形式,二是指分子、离子和原子的相对大小及离子的电价。

溶解过程总是熵增加的。若溶质和溶剂结构相似,则两者间的相互作用能和它们单独存在时差别不大,即△H 较小,自由能减少,因而互溶, 如水和乙醇;若溶质和溶剂结构差异很大,如水和苯,当苯分子进入水中时会破坏水内部的部分氢键,也破坏苯分子间较强的色散力,代之以水和苯分子间较小的诱导力,使△H 超过 T·△S,△G 为正,溶解不能进行,因而水和苯不能互溶。

像丙酮和四氢呋喃等物质,既能接受 H 而和水分子生成氢键,又有很大部分和非极性的有机溶剂相似,因而它们能与水和油等多种溶剂混溶。

总之,分子的大小、形状和分子间的相互作用是涉及到有机、药物合成、生物化学、表面科学及分子光谱学等多种学科的、内容非常丰富、应用极其广泛的课题之一。它既包含分子的几何性质,又包含分子的电子性质。有些方面迄今尚未认识清楚,有待深入揭示其本质。以提出明确图像。在结构化学教学中,应当给这一课题以足够重视,并在阐明经典概念(范氏力)的基础上,强调指出它的新内容。