溶解時の体積変化ってどういう原理なんですか？

moon_star_and3さん

溶解によって，体積が減ることもありますし，増えることもあります。たとえば，AnthraceneやPhenanthreneの溶解では体積が増えます。

「部分モル体積」を理解すると，疑問は解決されると思います。部分モル体積は，１モルの溶質を溶媒に溶かしたときの，溶液の体積変化（増加分）と定義されています。

この部分モル体積には，(1) 溶質分子のサイズと溶媒分子のサイズの差，(2) 溶質分子同士，溶媒分子同士，及び溶質・溶媒間の相互作用の強さ，が重要です。


(1) について： おおきな溶媒分子の液体は，「隙間」が多いために，小さな分子を溶かしても，溶液の体積変化は小さくなります。一方，同じぐらいのサイズであれば，入れた溶質の分だけ，溶液の体積が変化します。

(2) について： 溶質分子と溶媒分子の大きさが殆ど同じだと仮定しましょう。このとき，溶質同士や溶媒同士の相互作用に比べて，溶質と溶媒の間の相互作用が非常に弱いと，溶質の周りに溶媒はできるだけ近寄らないようになるので（溶質から十分はなれたところの溶媒密度に比べて，溶質近傍の溶媒密度が低くなるので），溶かしたときに大きな体積変化がおきます（←ただし，エントロピーの効果もあるので，本当はもう少し複雑です）。 一方，溶質同士や溶媒同士の相互作用に比べて，溶質と溶媒の間の相互作用が非常に強ければ，溶質の周りの溶媒の密度が高くなるため，溶かすことによる体積変化は小さくなります。


marubooroxさんが指摘されているように，水は少し特殊（小さいのに隙間が多い）ですので，それを考える必要が有ります。


なお，この部分モル体積については，いまだ完全に解明されているわけではなく，いまも国内外で研究が続けられています。