[科普中国]-溶解平衡

溶解平衡是一种关于化合物溶解的化学平衡。溶解平衡能作用于化合物的应用，并且可以用于预测特定情况下化合物的溶解度。

简介溶解平衡能作用于化合物的应用。溶解的固体可以是共价化合物（有机化合物：糖和无机化合物：氯化氢）或离子化合物（如食盐，即氯化钠），它们溶解时的主要区别是离子化合物会在溶于水时电离为离子（部分共价化合物亦可，如醋酸、氯化氢、硝酸、醋酸铅等）。水是最常用的溶剂，但同样的原则适用于任何溶剂。

在环境科学中，溶解在水中的全部固体物质（无论是否达到饱和）的浓度被称为总溶解固体（TDS）。1

非离子化合物有机固体的溶解平衡是其固态部分与溶解部分之间的平衡：

而平衡表达式可以如下所写（这适用于任何此类反应）：

K是平衡常数，花括号代表相应物质的活度，而根据定义，固体物质的活度是1。如果离子氛之间的作用可以忽略（一种常见的情形是溶液的浓度极低时），则活度也可用浓度代替：

方括号代表摩尔浓度（通常用M表示）。

这个表达式是说在达到溶解平衡时，水中含有的已溶解的糖的浓度等于K。在25℃时，当标准浓度为1mol/L时，蔗糖的K=1.971，这是在25℃时能溶解的蔗糖的最大量，这时的溶液被称为“饱和的”。如果当前溶液浓度低于饱和浓度，固体会继续溶解直到两者相等或所有固体均已经溶解；如果当前溶液浓度高于饱和浓度，这时的溶液是“过饱和的”，溶液中的蔗糖将会以固体形式析出，直到两者相等。这个过程可能是缓慢的，但是平衡常数描述的是体系平衡时的状态，不是体系达到平衡的速度。1

离子化合物离子化合物在溶解时通常会发生电离，即在水的作用下解离为离子。例如硫酸钙：

对上例而言，平衡表达式为：

K被称作平衡常数，而花括号代表活度。固态物质的活度，根据定义，等于1。当溶液的浓度极低，即离子的活度可以看做1时，这个表达式可以改写为以下的“溶度积”表达式：

这个表达式说明了硫酸钙的水溶液达平衡时，由硫酸钙电离出的两种离子浓度的乘积等于Ksp，即溶度积。硫酸钙的溶度积为4.93×10-5。如果溶液中只含硫酸钙，即只含由其电离出的Ca和SO4，那么每种离子的浓度为：

当一种溶质电离为计量数不相等的几部分时：

Ksp的确定会稍有复杂。对于如下电离过程：

溶度积和溶解度的关系由以下方程确定：

其中：n是电离方程右边的总计量数（对上例，x+y），无量纲；x是所有阳离子的总计量数，无量纲；y是所有阴离子的总计量数，无量纲；Ksp是溶度积，(mol/kg)；C是化合物A的溶解度（A的质量比溶液的质量），无量纲；MM是化合物A的摩尔质量，kg/mol。

上述方程假设电离过程发生在纯溶剂（无同离子效应发生），亦不存在络合和水解（即溶液中只存在B和C），且浓度小到离子活度可被认为等于1。

同离子效应同离子效应是指溶解平衡依据勒沙特列原理发生的移动。在上例中，如向饱和的硫酸钙溶液中加入硫酸根离子（即加入易溶的硫酸盐，如硫酸钠等）会造成硫酸钙沉淀，直到离子浓度的乘积再次满足溶度积为止。

盐效应盐效应是指溶液中存在的其它盐，即使没有相同的离子，也会对离子强度造成影响，进而影响离子活度。因此即使Ksp保持不变，溶解度也会发生改变（默认固体的活度依旧为1）。1

本词条内容贡献者为:

胡建平 - 副教授 - 西北工业大学