1。分子構造と分子間力:
* 極性: 不溶性材料は、多くの場合、溶媒が入っている溶媒とは非常に異なる極性を持っています。たとえば、水は非常に極性です。 水分子間の強い水素結合は非極性分子の存在によって破壊されるため、油のような非極性物質は水に溶けません。
* 分子サイズと形状: より大きく、より複雑な分子は、溶解する可能性が低くなる可能性があります。それらは、溶媒分子の間に収まることも、それらとの十分な強力な相互作用を形成することもできない場合があります。
* 分子間力: 物質が溶解するためには、その分子間の力(ファンデルワールス力、水素結合など)の間の力は、溶媒分子と溶質分子の間の力よりも弱くなければなりません。これらの力が強すぎる場合、物質は溶解しません。
2。化学結合:
* イオン化合物: 塩化ナトリウム(NaCl)のようなイオン化合物は、水分子が帯電したイオンを囲み、分離できるため、水のような極性溶媒に溶けます。ただし、それらは非極性溶媒に不溶性である可能性があります。
* 共有化合物: 共有化合物は、極性と溶媒の性質に応じて、可溶性または不溶性になります。
3。温度と圧力:
* 温度: 温度の上昇は通常、溶質分子間の結合を破壊するためのより多くのエネルギーを提供し、溶媒と相互作用できるため、溶解度が向上します。
* 圧力: 圧力は、液体のガスの溶解度に大きな影響を与えます。 圧力の増加は通常、ガスの溶解度を高めます。
例:
* 水中のオイル: オイルは非極性ですが、水は極性です。水中の強い水素結合は、非極性油分子と効果的に相互作用することはできず、不混和性につながる。
* 水中の砂: 砂は主に二酸化シリコン(SIO2)で構成されています。これは、強力な共有結合を持つ大きく高度に構造化された分子です。 これらの結合は、砂分子と水分子の間に形成される力よりもはるかに強く、砂が水に不溶性になります。
* 水中のダイヤモンド: ダイヤモンドは、共有結合された炭素原子のネットワークです。この強力な結合ネットワークは、既知の溶媒に溶解することを防ぎます。
要するに 物質の溶解度は、その分子構造、溶媒の性質、温度や圧力などの外部条件など、因子の複雑な相互作用に依存します。