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氯化盐溶解能力的强弱属动力学研究领域,需通过具体的科学实验证实;热力学仅能探讨氯化盐溶解趋势(可能性)的大小.
本文拟结合热力学计算推测Li+、Na+、K+、Ca2+及Mg2+的氯化盐在水中的溶解趋势.
1.氯化盐热力学计算原理及相关物质的热力学数据
1.1 氯化盐热力学计算原理
ACln(s)→An+(aq)+nCl-(aq) (1)
式(1)中An+代表Li+、Na+、K+、Ca2+或Mg2+.
本研究氯化盐在298.15K,100kPa的热力学计算由以下三步构成:
①ΔrGθm=Σ(νi▪ΔrGθm, i)
②lnKθ=-ΔrGθm/(8.314×298.15)
③Kθ=S▪(nS)n, S=(Kθ/nn)1/(n+1)
1.2 相关物质的热力学数据
有关物质的热力学数据参见表1.
表1 有关物质的热力学数据(298.15K,100kPa)[1]
物质 | ΔfGθm(/kJ▪mol-1) |
Li+(aq) | -293.31 |
Na+(aq) | -261.88 |
K+(aq) | -283.26 |
Ca2+(aq) | -553.58 |
Mg2+(aq) | -454.8 |
Cl-(aq) | -131.26 |
LiCl(s) | -384.4 |
NaCl(s) | -384.1 |
KCl(s) | -408.5 |
CaCl2(s) | -748.8 |
MgCl2(s) | -591.8 |
2. 氯化盐解离常数(Kθ)及溶解度(S)
表2 氯化盐解离常数(Kθ)及溶解度(S)
物质 | ΔrGθm(/kJ▪mol-1) | Kθ | S(/mol▪dm-3) |
LiCl(s) | -40.17 | 1.091×107 | 3303.2 |
NaCl(s) | -9.04 | 38.3556 | 6.1932 |
KCl(s) | -6.02 | 11.3427 | 3.3679 |
CaCl2(s) | -67.3 | 6.1817×1011 | 5366.4 |
MgCl2(s) | -125.52 | 9.8034×1021 | 1.3483×107 |
表2数据显示,相关氯化物溶解度由大到小顺序为:MgCl2>CaCl2>LiCl>NaCl>KCl.
3. 结论
25℃、100kPa下,氯化物在水中溶解趋势由大到小顺序为:MgCl2>CaCl2>LiCl>NaCl>KCl.
参考文献
[1]Lide D R. CRC Handbook of Chemistry and Physics. 89th ed. Chemical Co, 2008,17:2688
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