Процес на разтваряне, разлики с хидратация и примери



на хидратация е физическото и химично свързване между разтворените частици и разтворителя в разтвор. Тя се различава от концепцията за разтворимост във факта, че не съществува термодинамично равновесие между твърдо вещество и неговите разтворени частици.

Този съюз е отговорен за изчезването на разтворените твърди вещества с оглед на зрителите; когато в действителност, частиците станат много малки и в крайна сметка "опаковани" с листове от разтворител молекули, което прави невъзможно да ги наблюдават.

В горното изображение е представена много обща скица на решаването на частица М. М може да бъде или йон (М+) или молекула; и S е молекулата на разтворителя, която може да бъде всяко съединение в течно състояние (въпреки че може да бъде и газообразно).

Забележете, че М е заобиколен от шест молекули от S, които съставляват това, което е известно като Първична сфера на солватация. Други молекули на S на по-голямо разстояние взаимодействат от силите на Ван дер Ваалс с първото, образувайки вторична сфера на солватация и така нататък, докато някой ред не е очевиден..

индекс

  • 1 Процес на разтваряне
  • 2 Енергийни аспекти
  • 3 Междумолекулни взаимодействия
  • 4 Разлики с хидратация
  • 5 Примери
    • 5.1 Калциев хлорид
    • 5.2
    • 5.3 Амониев нитрат
  • 6 Препратки

Процес на решаване

Молекулно, как е процесът на солватация? Изображението по-горе обобщава необходимите стъпки.

Молекулите на разтворителя, сини на цвят, първоначално се подреждат чрез взаимодействие помежду си (S-S); и частиците (йони или молекули) на разтвореното вещество, с пурпурен цвят, правят същото със силни или слаби взаимодействия с М-М.

За да настъпи солватация, разтворителят и разтвореното вещество трябва да се разширят (втора черна стрелка), за да се даде възможност за взаимодействие между разтворимо вещество и разтворител (M-S).

Това задължително предполага намаляване на взаимодействията между разтвореното вещество и разтворителя и разтворителя; намаление, което изисква енергия, и следователно, тази първа стъпка е ендотермична.

След като разтвореното вещество и разтворителят са молекулярно разширени, те едновременно смесват и обменят места в пространството. Всеки пурпурен кръг във второто изображение може да бъде сравнен с този на първото изображение.

Промяната в степента на подреждане на частиците може да бъде подробно описана в изображението; подредени в началото и разрушени в края. Като последствие, последната стъпка е екзотермична, тъй като образуването на новите M-S взаимодействия стабилизира всички частици на разтваряне..

Енергийни аспекти

Зад процеса на солватация има много енергийни аспекти, които трябва да бъдат взети под внимание. Първо: взаимодействия S-S, M-M и M-S.

Когато M-S взаимодействията, т.е. между разтвореното вещество и разтворителя, са много по-добри (силни и стабилни) в сравнение с тези на отделните компоненти, ние говорим за екзотермичен процес на солватиране; и следователно, енергията се освобождава в средата, която може да се провери чрез измерване на повишаването на температурата с термометър.

Ако, от друга страна, M-M и S-S взаимодействията са по-силни от M-S взаимодействията, тогава, за да "разширят", те ще се нуждаят от повече енергия, отколкото получават, след като солтацията завърши..

След това се говори за процес на ендотермична солватация. В този случай се записва понижение на температурата или това, което е същото, се охлаждат.

Има два основни фактора, които диктуват дали разтворимото се разтваря или не в разтворител. Първият е промяната на енталпията на разтваряне (АНраз), както току-що беше обяснено, а второто е промяната в ентропията (ΔS) между разтвореното вещество и разтвореното вещество. Обикновено, АС се свързва с повишеното разстройство, също споменато по-горе.

Междумолекулни взаимодействия

Беше споменато, че солватацията е резултат от физическото и химично свързване между разтвореното вещество и разтворителя; но как точно са тези взаимодействия или съюзи?

Ако разтвореното вещество е йон, М+, възникват така наречените йон-диполни взаимодействия (М+-S); ако е молекула, тогава ще има дипол-диполни взаимодействия или дисперсионни сили от Лондон.

Когато говорим за дипол-диполни взаимодействия, се казва, че има постоянен диполен момент в M и S. Така, богатият на електрони регион δ- на М взаимодейства с бедната област на δ + S електрони. взаимодействията е образуването на няколко зони на солватация около М.

Освен това има и друг вид взаимодействия: координаторът. Тук молекулите на S образуват координационни (или дативни) връзки с М, образувайки различни геометрии.

Основно правило за запаметяване и прогнозиране на афинитета между разтвореното вещество и разтворителя е: равен на равни. Следователно, полярните вещества се разтварят много лесно в полярни разтворители; и неполярните вещества се разтварят в неполярни разтворители.

Разлики с хидратация

Как се различава солватацията от хидратацията? Двата идентични процеса, с изключение на това, че молекулите S, от първото изображение, са заместени с тези на вода, Н-О-Н.

В горното изображение можете да видите M катион+ заобиколен от шест молекули Н2Отбележете, че кислородните атоми (червени) са насочени към положителния заряд, защото той е най-електронегативният и следователно има най-голямата отрицателна плътност δ.-.

Зад първата сфера на хидратация, други водни молекули са групирани около чрез водородни връзки (ОН2-OH2). Това са взаимодействия между йонни диполи. Въпреки това, водните молекули могат също да образуват координационни връзки с положителния център, особено ако е метален.

По този начин, известните аквакомплекси M (OH2)п. Като n = 6 в образа, шестте молекули са ориентирани около М в октаедър на координацията (вътрешната сфера на хидратация). В зависимост от размера на M+, размерът на заряда и неговата електронна наличност, споменатата сфера може да бъде по-малка или по-голяма.

Водата е може би най-изненадващия разтворител от всички: той разтваря несъизмеримо количество разтворени вещества, той е твърде полярен разтворител и има необичайно висока диелектрична константа (78,5 К)..

Примери

По-долу са дадени три примера за решаването във вода.

Калциев хлорид

Чрез разтваряне на калциев хлорид във вода, топлината се освобождава, когато Са катионите са солватирани2+ и Cl аниони-. Са2+ е заобиколен от редица водни молекули, равни или по-големи от шест (Са2+-OH2).

Също така, Cl- е заобиколен от водородни атоми, δ + областта на водата (Cl--Н2О). Освободената топлина може да се използва за топене на ледените маси.

урея

В случая на карбамид, това е органична молекула със структура Н2N-CO-NH2. Когато са солватирани, молекулите Н2Или образуват водородни мостове с двете аминогрупи (-NH.)2-OH2) и с карбонилната група (С = О-Н)2О). Тези взаимодействия са отговорни за голямата му разтворимост във вода.

Също така неговото разтваряне е ендотермично, т.е. охлажда контейнера за вода, където се добавя.

Амониев нитрат

Амониевият нитрат, подобно на карбамида, е разтворимо вещество, което охлажда разтварянето след разтварянето на нейните йони. NH4+ солвати по подобен начин на Са2+, макар вероятно защото е от тетраедрична геометрия, тя има по-малко молекули Н2Или около него; и NO3- солвати по същия начин като Cl аниони- (ОН2-О2NO-H2О).

препратки

  1. Glasstone S. (1970). Химически и физически договор. Aguilar, S.A., Мадрид, Испания.
  2. Уитън, Дейвис, Пек и Стенли. Химия. (8-мо изд.). CENGAGE Обучение.
  3. Ира Н. Левин. (2014). Принципи на физикохимията. Шесто издание. Mc Graw Hill.
  4. Chemicool Dictionary. (2017). Определение на Solvation Изтеглено от: chemicool.com
  5. Belford R. (s.f.). Процеси на решаване. Химия LibreTexts. Изтеглено от: chem.libretexts.org
  6. Wikipedia. (2018). Солватиране. Изтеглено от: en.wikipedia.org
  7. Хардингер Стивън. (2017). Илюстриран речник на органичната химия: Solvation. Изтеглено от: chem.ucla.edu
  8. Сърф Гупи. (Н.О.). Процесът на решаване Възстановен от: surfguppy.com