Διαδικασία επίλυσης, διαφορές με ενυδάτωση και παραδείγματα

Το επίλυση είναι η φυσική και χημική ένωση μεταξύ των σωματιδίων διάλυσης και του διαλύτη σε ένα διάλυμα. Διαφέρει από την έννοια της διαλυτότητας στο γεγονός ότι δεν υπάρχει θερμοδυναμική ισορροπία μεταξύ ενός στερεού και των διαλελυμένων σωματιδίων του.

Αυτή η ένωση είναι υπεύθυνη για την εξαφάνιση των διαλελυμένων στερεών ενόψει των θεατών. όταν στην πραγματικότητα τα σωματίδια γίνονται πολύ μικρά και καταλήγουν "τυλιγμένα" από φύλλα μορίων διαλύτη, γεγονός που καθιστά αδύνατο να τα παρατηρήσουμε.

Στην άνω εικόνα απεικονίζεται ένα πολύ γενικό σκίτσο της διαλυτοποίησης ενός σωματιδίου Μ. Το Μ μπορεί να είναι είτε ένα ιόν (Μ⁺) ή ένα μόριο. και το S είναι το μόριο διαλύτη, το οποίο μπορεί να είναι οποιαδήποτε ένωση σε υγρή κατάσταση (αν και μπορεί επίσης να είναι αέρια).

Σημειώστε ότι το Μ περιβάλλεται από έξι μόρια του S, τα οποία συνθέτουν αυτό που είναι γνωστό ως Κύρια σφαίρα διαλυτοποίησης. Άλλα μόρια μεγαλύτερη απόσταση S για να αλληλεπιδρούν με δύναμη Van der Waals με το πρώτο, που σχηματίζει μια σφαίρα διάλυσης δευτεροβάθμιας, και ούτω καθεξής μέχρι ένα σύστημα δεν είναι προφανής.

Ευρετήριο

• 1 Διαδικασία επίλυσης
• 2 Ενεργειακές πτυχές
• 3 Διαμοριακές αλληλεπιδράσεις
• 4 Διαφορές με ενυδάτωση
• 5 Παραδείγματα
  • 5.1 Χλωριούχο ασβέστιο
  • 5.2
  • 5.3 Νιτρικό αμμώνιο
• 6 Αναφορές

Διαδικασία επίλυσης

Μοριακά, πώς είναι η διαδικασία επίλυσης; Η παραπάνω εικόνα συνοψίζει τα απαραίτητα βήματα.

Τα μόρια του διαλύτη, χρώματος μπλε, αρχικά διατάσσονται αλληλεπιδρώντας μεταξύ τους (S-S). και τα σωματίδια (ιόντα ή μόρια) διαλυμένης ουσίας, πορφυρού χρώματος, κάνουν το ίδιο με ισχυρές ή ασθενείς αλληλεπιδράσεις Μ-Μ.

Για να συμβεί διαλυτοποίηση, τόσο ο διαλύτης όσο και η διαλελυμένη ουσία πρέπει να επεκταθούν (δεύτερο μαύρο βέλος) για να επιτρέψουν τις αλληλεπιδράσεις διαλυτών με διαλύτη (M-S).

Αυτό αναγκαστικά συνεπάγεται μείωση των αλληλεπιδράσεων διαλελυμένης ουσίας-διαλελυμένης ουσίας και διαλύτη-διαλύτη. μείωση που απαιτεί ενέργεια και επομένως αυτό το πρώτο βήμα είναι ενδοθερμικό.

Μόλις η διαλελυμένη ουσία και ο διαλύτης έχουν διευρυνθεί μοριακά, και οι δύο αναμιγνύουν και ανταλλάσσουν θέσεις στο διάστημα. Κάθε μοβ κύκλος στη δεύτερη εικόνα μπορεί να συγκριθεί με εκείνον της πρώτης εικόνας.

Μια αλλαγή στον βαθμό της παραγγελίας των σωματιδίων μπορεί να αναλυθεί στην εικόνα. διέταξε στην αρχή, και διαταραγμένο στο τέλος. Κατά συνέπεια, το τελευταίο βήμα είναι εξωθερμικό, αφού ο σχηματισμός των νέων αλληλεπιδράσεων Μ-δ σταθεροποιεί όλα τα σωματίδια διάλυσης.

Ενεργειακές πτυχές

Πίσω από τη διαδικασία διαλυτοποίησης, υπάρχουν πολλές ενεργειακές πτυχές που πρέπει να ληφθούν υπόψη. Πρώτον: αλληλεπιδράσεις S-S, M-M και M-S.

Όταν οι M-S, δηλαδή αλληλεπιδράσεις μεταξύ της διαλυμένης ουσίας και του διαλύτη είναι πολύ υψηλότερες (ισχυρό και σταθερό) σε σύγκριση με εκείνες των επιμέρους συστατικών, ένα μιλά για μια εξώθερμη διεργασία διάλυσης? και ως εκ τούτου, απελευθερώνεται ενέργεια στο μέσο, ​​το οποίο μπορεί να ελεγχθεί με μέτρηση της αύξησης της θερμοκρασίας με ένα θερμόμετρο.

Εάν, από την άλλη πλευρά, οι αλληλεπιδράσεις Μ-Μ και S-S είναι ισχυρότερη από ό, τι τα M-S, στη συνέχεια, να «επεκτείνουν» θα χρειαστεί περισσότερη ενέργεια από ό, τι κερδίζουν μία φορά κορυφωθεί ενυδάτωσης.

Στη συνέχεια γίνεται λόγος για μια διαδικασία ενδοθερμικής διαλυτοποίησης. Σε αυτήν την περίπτωση, καταγράφεται μείωση της θερμοκρασίας ή ό, τι συμβαίνει, το περιβάλλον ψύχεται.

Υπάρχουν δύο θεμελιώδεις παράγοντες που υπαγορεύουν εάν μια διαλυμένη ουσία διαλύεται ή όχι σε διαλύτη. Η πρώτη είναι η αλλαγή της ενθαλπίας της διάλυσης (ΔH_dis), όπως μόλις εξηγήθηκε, και το δεύτερο είναι η αλλαγή στην εντροπία (ΔS) μεταξύ της διαλελυμένης ουσίας και της διαλελυμένης ουσίας. Γενικά, το ΔS σχετίζεται με την αύξηση της διαταραχής που αναφέρθηκε παραπάνω.

Διαμοριακές αλληλεπιδράσεις

Αναφέρθηκε ότι η διαλυτοποίηση είναι το αποτέλεσμα της φυσικής και χημικής σύνδεσης μεταξύ της διαλελυμένης ουσίας και του διαλύτη. ωστόσο, πώς ακριβώς είναι αυτές οι αλληλεπιδράσεις ή συνδικάτα?

Εάν η διαλυμένη ουσία είναι ένα ιόν, το Μ⁺, αποκαλούνται οι λεγόμενες αλληλεπιδράσεις ιόντων-διπόλου (Μ⁺-S). και αν είναι ένα μόριο, τότε θα υπάρξουν αλληλεπιδράσεις δίπολο-διπόλης ή δυνάμεις διασποράς από το Λονδίνο.

Όταν μιλάμε για αλληλεπιδράσεων διπόλου-διπόλου, λέγεται ότι υπάρχει μόνιμη διπολική ροπή Μ και S. Έτσι, η πλούσια ηλεκτρονίων περιοχή του Μ δ- αλληλεπιδρά με ηλεκτρόνια φτωχή περιοχή δ + S. Το αποτέλεσμα όλων αυτών αλληλεπιδράσεις είναι ο σχηματισμός αρκετών σφαιρών διαλυτοποίησης γύρω από το Μ.

Επιπλέον, υπάρχει ένας άλλος τύπος αλληλεπιδράσεων: ο συντονιστής. Εδώ, τα μόρια του S σχηματίζουν συντονισμό (ή dative) δεσμούς με το Μ, σχηματίζοντας διαφορετικές γεωμετρίες.

Ένας θεμελιώδης κανόνας για την απομνημόνευση και την πρόβλεψη της συνάφειας μεταξύ της διαλελυμένης ουσίας και του διαλύτη είναι: ίση διαλύεται στο ίσο. Επομένως, οι πολικές ουσίες διαλύονται πολύ εύκολα σε πολικούς διαλύτες. και οι απολικές ουσίες διαλύονται σε απολικούς διαλύτες.

Διαφορές με ενυδάτωση

Πώς είναι η διαλυτοποίηση διαφορετική από την ενυδάτωση; Οι δύο ίδιες μέθοδοι, εκτός από το ότι τα μόρια S της πρώτης εικόνας υποκαθίστανται από εκείνα του ύδατος, Η-Ο-Η.

Στην επάνω εικόνα μπορείτε να δείτε ένα M cation⁺ που περιβάλλεται από έξι Η μόρια₂O. Σημειώστε ότι τα άτομα οξυγόνου (κόκκινο) κατευθύνονται προς το θετικό φορτίο, επειδή είναι το πιο ηλεκτροαρνητικό και ως εκ τούτου έχει την υψηλότερη αρνητική πυκνότητα δ-.

Πίσω από την πρώτη σφαίρα ενυδάτωσης, άλλα μόρια νερού ομαδοποιούνται γύρω από δεσμούς υδρογόνου (ΟΗ₂-OH₂). Αυτές είναι αλληλεπιδράσεις τύπου διπολικού ιόντος. Ωστόσο, τα μόρια νερού μπορούν επίσης να σχηματίσουν δεσμούς συντονισμού με το θετικό κέντρο, ειδικά αν είναι μεταλλικό.

Έτσι, τα περίφημα υδατοσυμπλέγματα, Μ (ΟΗ₂)_n. Ως n = 6 στην εικόνα, τα έξι μόρια προσανατολίζονται γύρω από το Μ σε ένα οκταεδρόν συντονισμού (η εσωτερική σφαίρα ενυδάτωσης). Ανάλογα με το μέγεθος του M⁺, το μέγεθος του φορτίου και η ηλεκτρονική διαθεσιμότητά του, η εν λόγω σφαίρα μπορεί να είναι μικρότερη ή μεγαλύτερη.

Το νερό είναι ίσως το πιο εντυπωσιακό όλων διαλύτη: διαλύει μία ασύγκριτα διαλυτές ουσίες είναι πολύ πολικό διαλύτη και έχει μια υψηλή διηλεκτρική σταθερά αφύσικα (78,5 Κ).

Παραδείγματα

Παρακάτω υπάρχουν τρία παραδείγματα διαλυτοποίησης στο νερό.

Χλωριούχο ασβέστιο

Με τη διάλυση του χλωριούχου ασβεστίου στο νερό, η θερμότητα απελευθερώνεται όταν διαλύονται τα κατιόντα Ca²⁺ και Cl ανιόντα^-. Το Ca²⁺ περιβάλλεται από αριθμό μορίων νερού ίσο ή μεγαλύτερο από έξι (Ca²⁺-OH₂).

Επίσης, το Cl^- περιβάλλεται από άτομα υδρογόνου, η δ + περιοχή νερού (Cl^--H₂Ο). Η θερμότητα που απελευθερώνεται μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να λιώσει τις μάζες του πάγου.

Ούρα

Για την περίπτωση της ουρίας, είναι ένα οργανικό μόριο με δομή Η₂Ν-ΟΟ-ΝΗ₂. Όταν διαλύονται, τα μόρια Η₂Ή σχηματίζουν γέφυρες υδρογόνου με τις δύο αμινομάδες (-ΝΗ₂-OH₂) και με την ομάδα καρβονυλίου (C = O-H)₂Ο). Αυτές οι αλληλεπιδράσεις είναι υπεύθυνες για την μεγάλη διαλυτότητά του στο νερό.

Επίσης η διάλυση της είναι ενδοθερμική, δηλαδή δροσίζει το δοχείο νερού όπου προστίθεται.

Νιτρικό αμμώνιο

Το νιτρικό αμμώνιο, όπως η ουρία, είναι μια διαλελυμένη ουσία που δροσίζει τη διάλυση μετά τη διάλυση των ιόντων της. Το ΝΗ₄⁺ διαλύεται με παρόμοιο τρόπο με το Ca²⁺, αν και μάλλον επειδή είναι τετραεδρικής γεωμετρίας, έχει λιγότερα Η μόρια₂Ή γύρω του. και το NO₃^- διαλύεται με τον ίδιο τρόπο όπως τα ανιόντα Cl^- (ΟΗ₂-Ο₂NO-H₂Ο).

Αναφορές

1. Glasstone S. (1970). Συνθήκη Χημείας και Φυσικής. Aguilar, S.A., Μαδρίτη, Ισπανία.
2. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Χημεία (8η έκδοση). CENGAGE Μάθηση.
3. Ηρά Ν. Λεβέν. (2014). Αρχές Φυσικοχημείας. Έκτη έκδοση. Mc Graw Hill.
4. Chemicool Λεξικό. (2017). Ορισμός της λύσης Ανακτήθηκε από: chemicool.com
5. Belford R. (s.f.). Διαδικασίες επίλυσης. Χημεία LibreTexts. Ανακτήθηκε από: chem.libretexts.org
6. Wikipedia. (2018). Λύση Ανακτήθηκε από: en.wikipedia.org
7. Hardinger A. Steven. (2017). Εικονογραφημένο Γλωσσάριο Οργανικής Χημείας: Διάλυση. Ανακτήθηκε από: chem.ucla.edu
8. Surf Guppy. (s.f.). Η διαδικασία της διαλυτοποίησης Ανακτήθηκε από: surfguppy.com