溶解平衡

溶解平衡是一種關於化合物溶解的化學平衡。溶解平衡會當作用佇化合物的應用，並且會當用佇咧預測特定的狀況下化合物的溶解度。

溶去的固體會用是共價化合物（有機化合物：糖佮無機化合物：氯化氫）抑是離子化合物（若食鹽，即氯化鈉）， 伊溶解的時陣主要的分別是離子化合物會咧溶佇水的時陣游離為離子（部分共價化合物亦可，如醋酸、氯化氫、硝酸、醋酸鉛等）。 水是上捷用的溶劑，但是仝款原則適用佇任何溶劑。

佇環境科學當中，溶佇咧水內底的全部固體物質（無論是毋是有到飽和）的濃度予人叫做總溶解固體（TDS）。

非離子化合物

有機固體的溶解平衡是其固態部份佮溶解部份之間的平衡：

$ \ mathrm { { C } _ { 十二 } { H } _ { 二十二 } { O } _ { 十一 } } ( s ) \ rightleftharpoons \ mathrm { { C } _ { 十二 } { H } _ { 二十二 } { O } _ { 十一 } } ( aq ) $

抑若平衡表達式會當如下所寫（這適用佇啥物所在反應）：

$ K={ \ frac { \ left \ { \ mathrm { { C } _ { 十二 } { H } _ { 二十二 } { O } _ { 十一 } } ( aq ) \ right \ } } { \ left \ { \ mathrm { { C } _ { 十二 } { H } _ { 二十二 } { O } _ { 十一 } } ( s ) \ right \ } } } $

K 是平衡常數，花括號代表相應物質的活度，根據定義，固體物質的活度是一。若離子氛之間的作用會使失覺察（一个捷看的情形是溶液的濃度極低的時陣）， 則活度嘛會當用濃度代替：

$ K _ { s }=\ left [\ mathrm { { C } _ { 十二 } { H } _ { 二十二 } { O } _ { 十一 } } ( aq ) \ right] \ , $

方括號代表莫耳濃度（通常用 M 表示）。

這个表達式是講在達到溶解平衡的時陣，水底含有的已經溶去的糖的濃度等於 K。佇二十五鋪氏度的時陣，做標準濃度為一 mol / L 時，蔗糖的 K=一交九七一，這是佇二十五鋪氏度的時會溶去的甘蔗糖的上大量，這陣的溶液予人號做「飽和的」。 若準當前溶液濃度低於飽和濃度，固體會繼續溶解到兩个相等抑是所有固體攏已經溶去矣；若準當前溶液濃度懸於飽和濃度，這个時陣的溶液是「過飽和的」，溶液中的甘蔗糖將會以固體形式析出，到二者相等。這个過程可能是慢慢仔，毋過平衡常時數描述的是體系平衡時陣的狀態，毋是體系達到平衡的速度。

字化合物

離子化合物咧溶嘛時通常會發生游離，即在水的作用下解離為離子。譬如講硫酸鈣：

$ \ mathrm { CaSO } _ { 四 } ( s ) \ rightleftharpoons { \ mbox { Ca } } ^ { 二 + } ( aq ) + { \ mbox { SO } } _ { 四 } ^ { 二-} ( aq ) \ , $

對頂例來講，平衡的表達式為：

$ K={ \ frac { \ left \ { { \ mbox { Ca } } ^ { 二 + } ( aq ) \ right \ } \ left \ { { \ mbox { SO } } _ { 四 } ^ { 二-} ( aq ) \ right \ } } { \ left \ { { \ mbox { CaSO } } _ { 四 } ( s ) \ right \ } } } $

K 被稱做平衡常數，花括號代表活度。固態物質的活度，根據定義，等於一。做溶液的濃度真低，即離子的活度會當看做一時，這个表達式會當改寫為是以下的「溶度積」表達式：

$ K _ { \ mathrm { sp } }=c ( { Ca } ^ { 二 + } ( aq ) ) \ cdot c ( { SO } _ { 四 } ^ { 二-} ( aq ) ) . $

這個表達式說明了硫酸鈣的水溶液達平衡的時陣，由硫酸鈣游離出的兩種離子濃度的乘積等於 Ksp，即溶度積。硫酸鈣的溶度積做四配九三 × 十 − 五。若是溶液內底干焦含硫酸鈣，就干焦含其游離出的 Ca 二 + 和 SO 四十二 −，遐爾每種離子的濃度為：

$ { \ sqrt { K _ { \ mathrm { sp } } } }={ \ sqrt { 四配九三 \ times 十 ^ { 鋪五 } } }=七孵空二 \ times 十 ^ { ma三 }=c ( { Ca } ^ { 二 + } )=c ( { SO } _ { 四 } ^ { 二-} ) . $

當一種溶質游離做計量數無相等的幾部份的時：

$ \ mathrm { Ca ( OH ) _ { 二 } } ( s ) \ rightleftharpoons { \ mbox { Ca } } ^ { 二 + } ( aq ) + { \ mbox { 二 OH } } ^ {-} ( aq ) \ , $ ,

Ksp 的確定會小可仔有複雜。著若像下游離過程：

$ \ mathrm { A } ( s ) \ rightleftharpoons { \ mbox { xB } } ^ { p + } ( aq ) + { \ mbox { yC } } ^ { q-} ( aq ) \ , $

溶度積佮溶解度的關係由以下跤程確定：

$ { \ sqrt [{ n }] { K _ { \ mathrm { sp } } \ over { x ^ { x } \ cdot y ^ { y } } } }={ C \ over M _ { M } } $

其中：

• n 是游離方程正爿的總計量數（嘿頂例，x + y）， 無量綱；
• x 是所有陽離子的總計量數，無量綱；
• y 是所有陰離子的總計量數，無量綱；
• Ksp 是溶度積，( mol / kg ) n；
• C 是化合物 A 的溶解度（A 的質量比溶液的質量）， 無量綱；
• MM 是化合物 A 的不要耳質量，kg / mol。

上述方程假設游離過程發生佇純溶劑（無仝離子效應發生）， 若是無存在的絡合和水解（即溶液中只有 Bp + 和 Cq-），而且濃度小到離子活度會當予人認為等於一。

同離子效應按呢

同離子效應是指溶解平衡依據勒沙特列原理發生的移動。佇頂例中，如向飽和的硫酸鈣溶液中加入硫酸根離子（就加入易溶的硫酸鹽，若是硫酸鈉等的）會造成硫酸鈣沉底，一直到離子濃度的乘積再次滿足溶度積為止。

鹽效應

鹽效應是指溶液中存在的其他鹽，就算講無仝款的離子，嘛會對離子強度造成影響，進一步影響離子活度。就按呢算講 Ksp 保持袂變，溶解度嘛會發生改變（恬認固體的活度猶原是一）。

狀態效應

咧泅離的時陣，字型化合物通常解離做組成𪜶的字，但這寡離子咧溶液中可能發生其他顛倒改變𪜶的狀態。佇咧這類反應發生的時陣，就算溶度積保持無變，溶解度嘛總會增加。譬如講碳酸鈣的溶解平衡會當表示為：

$ \ mathrm { CaCO } _ { 三 } ( s ) \ rightleftharpoons { \ mbox { Ca } } ^ { 二 + } ( aq ) + { \ mbox { CO } } _ { 三 } ^ { 二-} ( aq ) \ , $

$ K _ { \ mathrm { sp } }=\ left [{ \ mbox { Ca } } ^ { 二 + } ( aq ) \ right] \ left [{ \ mbox { CO } } _ { 三 } ^ { 二-} ( aq ) \ right] . \ , $

若溶液的 pH 適合呢，碳酸根有可能變做碳酸氫根，遐爾固體的溶解度將會增加以確保溶度積保持無變。

相𫝛的地，若一款絡合劑（如 EDTA）存在，溶解度亦會增加，因為鈣離子會和 EDTA 發生配位，配位的鈣離子是袂當參與溶解平衡的。

愛正確地對溶度積推算溶解度，離子咧溶液中可能發生的反應需要已知影。若無按呢做，推算可能會出現真大的殘留精差。

相效應

平衡被定義做針對特定的物相，所以，對固體無仝款相態，溶度積一般是無仝的。比如講，雖然文石佮方解石具有仝款的化學性質（攏是碳酸鈣）， 𪜶猶是有無仝款的溶度積。毋過，佇一定條件之下，因為熱力學因素，干焦一个相態會是穩定的，所以這相態會進入真正的平衡。

粒子 sài-sù 效應

溶解度常數佇熱力學上定義作大的單晶參與平衡的常數。做溶質粒子變細漢的時，溶解度會增加，因為有額外的表面積能作用。這種效應通常足細，除非溶質粒仔變甲非常的細（倚近佇微米數量級）。 粒子半徑對溶解度的影響是如下所示：

$ \ log ( ^ { * } K _ { A } )=\ log ( ^ { * } K _ { A \ to 零 } ) + { \ frac { 二 \ gamma A _ { m } } { 三 \ ln ( 十 ) RT } } $

在此，$ ^ { * } K _ { A } $ 是當做溶質粒子毋通耳表面積為 A 時的溶解度常數，$ ^ { * } K _ { A \ to 零 } $ 是當做溶質粒仔毋通耳表面積佇咧零時的溶解度常數（譬如講做溶質粒子有夠大的時陣）， γ 是溶質離子佇咧溶劑當中的表面張力，Am 是溶質的不要耳表面積（m 二 / mol）， R 是理想氣體常數，T 是絕對溫度。.

溶解度常數

大量化合物的溶解度常數已經通過實驗確定，對離子化合物，閣較捷看著的是溶度積。濃度單位除非另外講明均為莫耳，有時溶解度的單位嘛可能是 g / L。

佇二十五孵氏度一寡物質的溶解度常數：

• 碳酸酸 : 二孵六空 × 十 − 九
• 氯化亞銅 : 一孵七二 × 十 − 七
• 硫酸鉛 : 一孵八一 × 十 − 八
• 碳酸米 : 一孵一五 × 十 − 五
• 氯化銀 : 一孵七空 × 十 − 十
• 鋪化銀 : 七個人 × 十 − 十三
• 氫氧化鈣 : 八○零 × 十 − 六

參見

• 溶度積表
• 溶解度
• 溶解度表

外部連結

• UC Berkeley video lecture on solubility equilibria
• IUPAC-NIST solubility database
• Solubility products of simple inorganic compounds
• Solubility challenge Predict solubilities from a data base of 一百 molecules . The database , of mostly compounds of pharmaceutical interest , is available at One hundred molecules with solubilities ( Text file , tab separated ) .