物质溶解过程里的吸热和放热现象  我们已学习了溶液的初步定义:溶液是溶质以单个分子均匀地分散在溶剂分子间的液体,但是溶质分子是怎样分散到溶剂分子间的呢?在物质溶解的过程里,溶质分子和溶剂分子有没有发生甚么作s用呢?搞清这些问题,对我们进一步了解溶液的本质是十分重要的.
    研究物质的溶解过程,要从物质溶解过程里吸热和放热现象开始.
    取氯化铵(一种白色晶体,分子式是NHC)晶体数克,溶解在水里,用手摸盛器外部,就会感到器壁很冷,这说明氯会化铵在溶解时是要吸收热量的.
    当硝酸铵(一种无色的晶体,分子式是NH4NO3)溶解时,溶液温度下降的现象更是突出.在一个小烧杯里盛水约半杯,加入硝酸铵晶体使之溶解,此时由于溶液温度的迅速下降,烧杯周围空气里的水蒸气,会遇冷凝结成为许多细小的水滴(有时甚至会结成薄冰),附着在烧杯的外面.
    这些实验证明:许多固体物质溶解时,都要吸收热量,从而使得溶液温度降低.

为什么许多固体物质溶解时都要吸收热量呢?在回答这个问题之前,让我们先来研究一个与此有关的另一问题,那就是液体蒸发时的吸热现象.我们都有这样的经验,在夏天突然遇到阵兩,雨水把我们的身体淋湿了,这时就会感到身上发冷,这是因为水蒸发时吸收了我们身上一部分热量的缘設又如在炎热的夏天,我们总喜欢在天井里或大门口,泼一些水,因为它会给我们带来一些阴凉的感觉.这也是因为水蒸发时要吸收热量,使地面的温度稍稍降低的缘故.液体蒸发时的吸热现象,可以用分子论的观点加以解释.我们知道,物质是由分子构成的,物质分子间一方面保持着一定的间隔;另一方面又存在着一种相互吸引的力的作用,要使液体蒸发,首先必须克服这种分子间的引力,因而需要一定的热量.

    同样,固体物质溶解时,溶质表面上的分子在水分子的吸引下,逐渐离开溶质的表面,再均匀扩散到整个液体里,要使溶质分子能够离开固体表面,也必须先克服溶质分子间的引カ,因而也要吸收一定的热量,这就是固体物质溶解时吸热的原因.

    但是,也有一些物质例如氢氧化钠、硫酸等,在溶解时,不仅不会使溶液温度下降,反而放出大量的热,使溶液温度显著上升.例如,当在烧杯里溶解氢氧化钠的时候,可以看到有很多熱气从烧杯里冒出来.如果用手摸一下烧杯外部,就会感到烫手.这说明氢氧化钠溶解时是有大量的热放出的.

    这又是什么原因呢?原来溶质溶解于水时,有一部分溶质分子和水分子发生化合反应,生成一种叫做溶质水合物的分子.溶质分子和水分子在发生这一化合反应时是有热量放出的,如果放出的热量,超过了溶质分子分散时所须吸收的热量,总的结果就不是吸热而是放热了.

    这样看来,物质的溶解过程,一方面,溶质分子为了要克服分子间的引力而吸热,另一方面,溶质分子又因与水分子化合生成溶质水合物分子而放热.在物质的溶解过程里,吸热和放热总是同时发生的.但对某些物质(例如氯化铵、硝酸铵等)的溶解过程来说,吸热超过了放热,总的结果是溶液温度的下降而对另一些物质(例如氢氧化钠、硫酸等)来说,放热超过了吸热,总的结果是溶液温度的上升.

    物质溶解过程里的吸热过程,是一个物理过程(因为它只是溶质分子的分散作用).而物质溶解过程里的放热过程,是ー个化学过程(溶质分子和水分子的化合作用).因此,我们说,物质的溶解过程既不是单一的物理过程,也不是单一的化学过程,而是一个复杂的物理一化学过程.

    溶液是介乎混和物和化合物之间的一类物质  物质的溶解过程是一个复杂的物理一化学过程.那末,溶液到底是混和

物还是化合物呢?

    这个间题,我们应该从多方面来分析,才能得出比较全面的结论.

    首先,从溶液的形成过程来看:我们知道,混和物(例如面粉和白糖相混和是一种混和物)形成的过程一般只是通过简单的、机械的混和,是单纯的物理过程,并不包含任何化学过程.至于化合物(例如水)由组成元素(氢和氧)生成时,必须通过化学过程(化合反应),但是溶液的形成过程,前面已经讲过,它既不是单一的物理过程,也不是单一的化学过程,而是一个复杂的物理一化学过程。

    其次,从有没有固定的组成来看:我们知道,混和物的成分是没有一定的,而化合物则具有一定的组成,严格服从定组成定律.溶液是不服从定组成定律的,从这个角度来说,溶液似乎应该是混和物,但在一定量溶剂里所能溶解溶质的量,又常是有一定限制的(例如食盐溶解在水里,可以多溶解一些也可以少溶解一些,但在一定重量,例如100克水里,所能溶解食盐的量,是有一定限制的,如果加入的食盐,超过了这个限度,就不能完全溶解.关于这个问题,在下面两节里,还将详细讨论),这又和一般的混和物不同.

    第三,从各部分是否均匀来看:我们知道,混和物的各部分是不均匀的,化合物则是完全均匀的,它的每个分子都是相同的.溶液从它外形上看,是均匀的,但从分子论的角度来看,溶液并不是由同一种分子组成的,在溶液里,不仅存在着溶质分子和溶剂分子,而且还存在着溶质水合物的分子.

    最后,从它是否失掉原有物质的性质来看:我们知道,混和物是保持原有物质的性质的,它是各原有物质的性质的总和,例如糖和盐的混和物,既有甜味又有成味,化合物则不保持化合前各组分物质的性质例如水(H2O)的性质完全不同于化合前的氢气和氧气.至于溶液,一般说来基本上是保持原物质的性质的,但只能说是“基本上”,对有些物质的溶液来说,它的性质可能还和原物质有很大的不同.

    由此看来,溶液既不同于混和物,又不同于化合物,它是介乎混和物和化合物之间的一类物质.

    从上面对物质溶解过程的本质的研究,使得我们对“什么是溶液”这个问题,又有了更进一步的理解.溶液是由溶质、溶剂(水)和溶质的水合物所组成的均匀的液体.它是介乎混和物和化合物之间的一类物质.