請不要回答 因為乙醇是非電解質。。我想知道為什麼它溶於水破壞的是分子間作用力 而不是共價鍵 能從理論角度解釋嗎


一句話快餐:打破共價鍵需要克服的能壘太高,然而借來能量打破共價鍵之後自由能減少的收益又太小,一合計,唔,賠本了……


2019-04-21

乙醇跟水能無限混溶是因為溶質與溶劑間易形成氫鍵者,溶解度增大(同類互溶),如丙酮、乙醇與水均可形成氫鍵,故丙酮、乙醇易溶於水。

物質溶解於水,通常經過兩個過程:一種是溶質分子的擴散過程,這種過程為物理過程,需要吸收熱量;另一種是溶質分子和溶劑分子作用,形成溶劑分子(或水合離子)的過程,這種過程是「化學過程」,放出熱量。固體溶質進入溶液後,首先發生分子的擴散(吸熱)過程,接著是形成水合離子或水合分子的水合過程(放熱)。這裡有化學鍵的破壞和形成,嚴格說都是物理-化學過程。其實,對於強電解質來說,溶解和電離是難以截然分開的,因為離子的擴散就是「電離」。不過,對於弱電解質說來,首先是擴散成分子(吸熱),然後在水分子作用下,化學鍵被破壞而電離成為自由離子(水合的)。假如是非電解質,那麼溶解就是擴散與形成水合分子兩個過程了,像這裡提到的乙醇就是非電解質。

溶解的分子觀點可分成三個步驟,首先是溶劑和溶質分子的分離(步驟1及2),其次是溶劑和溶質的混合(步驟3)。

「溶解性」是指物質在溶劑里的溶解能力,物質的溶解性主要與溶質的性質、溶劑的性質和溫度等因素有關。其中,溫度被稱為影響物質溶解性的外部因素;而溶質的性質和溶劑的性質,被稱為影響溶解性的內部因素。至於溶質在某溶劑中的溶解度,一般說來跟以下因素有關:

1). 溶質分子彼此間分離和溶劑分子彼此間分離(擴散)所需的能量;

2). 溶質分子和溶劑分子彼此結合(水合)所放出的能量。

例如,烷烴不溶於水是因為烷烴分子間的作用力雖不強,但水分子間有較強偶極-偶極力,又存在氫鍵,使水分子彼此分離需較大能量,而烷烴分子跟水分子不易結合,水合的能量很小,不足以補償烷烴分子間和水分子間分離時所需的能量。因此,烷烴難溶於水。

在物質溶解形成溶液的過程中,所發生的溶質的分子(或離子)向水中擴散的過程吸收熱量,而溶質的分子(或離子)與水作用生成水合分子(或水合離子)的過程放出熱量。

乙醇能溶於水是由於乙醇分子中有羥基(-OH),乙醇和水分子間能形成氫鍵。醇和水的分子間形成氫鍵,放出能量,同時這兩種分子互相混合,混亂度增大,熵值增高,二者都能使自由能降低,使溶解過程自發進行,所以,乙醇跟水能無限混溶。醇分子中的烴基的碳原子數增多時,阻礙水分子跟它接近形成氫鍵,醇在水中的溶解度也隨著降低。例如,甲、乙、丙醇可以跟水無限混溶,在 100g 水中可溶解 8g 正丁醇,2.2g 正戊醇,0.7g 正己醇。相反,隨著烴基(alkyl group)的增大,烴基在整個分子里所佔比率增大,醇的分子結構越來越類似烴分子結構。所以,高級醇不溶於水而溶於烴類溶劑中。

(a) 水分子的結構。(b) 兩水分子間的氫鍵比氫氧之間的共價鍵長且弱。

回到問題本身來說,乙醇溶於水是擴散及水合的物理-化學過程,指的是水分子以其氫和羥基(-OH),與物質分子的不飽和鍵加成生成新的化合物,是屬於「氫鍵」的作用力,並不是破壞水分子結構,所以不涉及共價鍵的化學反應。而相對於共價鍵,氫鍵是微弱的鍵結,約為 23kJ/mol,而水分子內的 O-H 共價鍵則為 470kJ/mol


好吧,讓我們來詳細研究一下乙醇分子間的氫鍵鍵能和碳氫單鍵鍵能、碳氧單鍵鍵能、氫氧單鍵鍵能:

氫鍵鍵能:5~20KJ/mol

碳氫碳氧氫氧單鍵鍵能:約400、345、450KJ/mol

兩者懸殊太大,這樣說吧,爬山給你兩條路一條路是懸崖一條路是纜車,要你你選哪個?

肯定坐纜車啊!分子和你一樣聰明,他們也知道偷懶也知道欺軟怕硬,所以水分子斷裂的是乙醇分子間氫鍵而不是斷裂乙醇分子中的共價鍵

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最後一段寫錯了哈,畢竟學術水平有限,啊啊啊,感謝評論區大佬的糾正!以下是正確補充(?′ω`?)

思路很好,就是結尾不太對,氯化氫鍵能431kJ/mol,如果如答者所說,水不提供能量那為什麼氯化氫會斷共價鍵?水合還是氫鍵還是看化學勢的高低,要綜合考慮水合熱,生成焓,吉布斯自由能,這些都是和水相互作用時產生的能量轉移和變化,並非如答者所言水不供能


別小看了氫鍵。

微尺度下的氫鍵作用力比想像中大的多,而且相圖裡面也可以看出來水和乙醇是一種互溶的關係,某種意義上是二者通過氫鍵結合形成了新的均相物質。

氫鍵能做到的事情,何必麻煩共價鍵。逃


首先我問個問題,氧原子跟氫原子之前的鍵叫什麼鍵。是不是叫共價鍵。溶於水的乙醇有沒有部分電離,生成陰陽離子。那這部分負離子是不是氧負。有沒有共價鍵斷裂。


一般氫鍵小於或約等於分子間作用力的作用,但是在水中的氫鍵作用力強於分子間作用力,氫鍵的理論結構就是基於水分子產生的。而乙醇(ch3ch2oh)溶於水的共價鍵不可能完全斷裂,也不可能斷裂,先說前者,任何有機溶質溶於水共價鍵都不會完全斷裂,ch鍵在任何情況下都不可能先斷裂,除非只有ch鍵,在高溫電離狀態下有可能斷裂,但是排除人為因素。再說後者,共價鍵溶於水不可能斷裂因為有氫鍵存在,氫鍵在oh鍵下有極強的吸引作用,而軌道電子都被吸引而聚集在oh鍵上,共價鍵的吸引力就會相對減弱,持續在不活躍的低能狀態,而消耗ch鍵需要大量的能量,但是oh鍵就不一樣了,高能易斷。再加上分子間作用力的能力就弱於分子內作用力,而氫鍵屬於分子內作用力,所以說共價鍵才不會斷裂啊。


因為氫鍵算分子間作用力啊


溶解只是物理作用,破壞共價鍵就發生化學反應了,像氯化鈉溶解是因為陰陽離子之間的靜電作用被水合作用破壞了。


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