- Sprendimo procesas
- Energetiniai aspektai
- Tarpmolekulinės sąveikos
- Hidratacijos skirtumai
- Pavyzdžiai
- Kalcio chloridas
- Karbamidas
- Amonio nitratas
- Nuorodos
Solvatacijos yra fizinis ir cheminės jungtys tarp ištirpusių dalelių tirpiklis, ir tirpale. Nuo tirpumo sampratos jis skiriasi tuo, kad tarp kietos medžiagos ir jos ištirpusių dalelių nėra termodinaminės pusiausvyros.
Ši sąjunga yra atsakinga už ištirpusių kietų medžiagų „dingimą“ žiūrint žiūrovus; kai iš tikrųjų dalelės tampa labai mažos ir baigiasi „įvyniojimu“ į tirpiklio molekulių lakštus, todėl jų neįmanoma pastebėti.
Šaltinis: Gabrielis Bolívaras
Viršutiniame paveikslėlyje pavaizduotas labai bendras M dalelės išsiskyrimo eskizas: M gali būti jonai (M + ) arba molekulės; ir S yra tirpiklio molekulė, kuri gali būti bet kokia skysta būsena (nors ji taip pat gali būti dujinė).
Atminkite, kad M supa šešios S molekulės, kurios sudaro vadinamąją pirminio tirpimo sferą. Kitos S molekulės didesniu atstumu sąveikauja su Van der Waals jėgomis su buvusiaisiais, sudarydamos antrinio tirpimo sferą ir panašiai, kol nėra aiški kažkokia tvarka.
Sprendimo procesas
Šaltinis: Gabrielis Bolívaras
Kaip molekuliniu būdu vyksta solvacijos procesas? Aukščiau pateiktame paveikslėlyje apibendrinami būtini veiksmai.
Iš pradžių tirpiklio molekulės, kurios yra mėlynos spalvos, yra užsakomos, visos sąveikauja viena su kita (SS); ir purpurinės tirpios dalelės (jonai ar molekulės) daro tą patį su stipria ar silpna MM sąveika.
Kad įvyktų solvacija, tiek tirpiklis, tiek tirpi medžiaga turi išsiplėsti (antra juoda rodyklė), kad būtų galima sąveika tarp tirpiklio ir tirpiklio (MS).
Tai būtinai reiškia, kad sumažėja tirpių ir tirpių medžiagų bei tirpiklio ir tirpiklio sąveika; mažėjimas, kuriam reikia energijos, todėl šis pirmasis žingsnis yra endoterminis.
Kai tirpioji medžiaga ir tirpiklis išsiplės molekuliškai, abu sumaišomi ir apsikeičia vietomis erdvėje. Kiekvieną purpurinį apskritimą antrame paveikslėlyje galima palyginti su apskritimu pirmame paveikslėlyje.
Dalelių užsakymo laipsnio pasikeitimas gali būti išsamiai aprašytas paveikslėlyje; užsakytas pradžioje, o pabaigoje - netvarkingas. Dėl to paskutinis žingsnis yra egzoterminis, nes formuojasi naujos MS sąveikos, stabilizuodamos visas tirpale esančias daleles.
Energetiniai aspektai
Už solvacijos proceso yra daugybė energetinių aspektų, į kuriuos reikia atsižvelgti. Pirma: SS, MM ir MS sąveika.
Kai MS sąveika, ty tarp ištirpintos medžiagos ir tirpiklio, yra daug didesnė (stipri ir stabili), palyginti su atskirais komponentais, mes kalbame apie egzoterminį solvacijos procesą; todėl į terpę išleidžiama energija, kurią galima patikrinti matuojant temperatūros padidėjimą termometru.
Jei MM ir SS sąveika, priešingai, yra stipresnė nei valstybių narių sąveika, tada, norint „išsiplėsti“, jiems reikės daugiau energijos, nei jie įgyja, kai tik baigsis išsisprendimas.
Tada mes kalbame apie endoterminį tirpinimo procesą. Tokiu atveju užfiksuojamas temperatūros kritimas arba aplinka atvėsinama.
Yra du pagrindiniai veiksniai, lemiantys, ar tirpus tirpiklis tirpsta, ar ne. Pirmasis yra entalpinis tirpalo pokytis (ΔH dis ), kaip ką tik paaiškinta, ir antrasis yra entropijos pokytis (ΔS) tarp tirpios ir ištirpintos tirpios medžiagos. Paprastai ΔS yra susijęs su sutrikimo padidėjimu, taip pat minėtu aukščiau.
Tarpmolekulinės sąveikos
Buvo minėta, kad solvacija yra fizinės ir cheminės jungties tarp tirpios medžiagos ir tirpiklio rezultatas; vis dėlto, kokia būtent ši sąveika ar sąjunga?
Jei tirpioji medžiaga yra jonai, M + , įvyksta vadinamoji jonų-dipolių sąveika (M + -S); ir jei tai yra molekulė, tada įvyks dipolio-dipolio sąveika arba Londono išsibarstymo jėgos.
Kalbant apie dipolio-dipolio sąveiką, sakoma, kad M ir S. yra nuolatinis dipolio momentas. Taigi δ-elektronų turtinga M sritis sąveikauja su δ + elektronų prasta S. sritimi. Visų šių rezultatų rezultatas Sąveika - tai kelių M sferų formavimasis aplink M.
Be to, yra dar vienas sąveikos tipas: koordinacinė. Čia S molekulės sudaro koordinacinius (arba datyvius) ryšius su M, sudarydamos įvairias geometrijas.
Pagrindinė taisyklė įsimenant ir nuspėjant giminingumą tarp tirpios medžiagos ir tirpiklio yra tokia: kaip tirpsta kaip. Todėl polinės medžiagos labai lengvai ištirpsta vienodai poliuose tirpikliuose; ir nepolinės medžiagos ištirpsta nepoliniuose tirpikliuose.
Hidratacijos skirtumai
Šaltinis: Gabrielis Bolívaras
Kuo solvacija skiriasi nuo hidratacijos? Du vienodi procesai, išskyrus tai, kad S molekulės pirmame paveikslėlyje yra pakeistos vandens, HOH, procesais.
Viršutiniame paveikslėlyje galite pamatyti M + katijoną, apsuptą šešių H 2 O molekulių . Atminkite, kad deguonies atomai (raudonos spalvos) yra nukreipti į teigiamą krūvį, nes jis yra labiausiai elektroneigiamas, todėl yra abu turi didžiausią neigiamą tankį δ-.
Už pirmosios hidratacijos sferos kitos vandens molekulės yra sugrupuotos vandenilio jungtimis (OH 2- OH 2 ). Tai jonų-dipolių sąveika. Tačiau vandens molekulės taip pat gali sudaryti koordinacinius ryšius su teigiamu centru, ypač jei jis yra metalinis.
Taigi kilę garsieji vandens kompleksai M (OH 2 ) n . Kadangi paveikslėlyje n = 6, šešios molekulės orientuotos aplink M koordinatoriaus oktaedre (vidinė hidratacijos sfera). Priklausomai nuo M + dydžio, jo įkrovimo dydžio ir elektroninio prieinamumo, ši sritis gali būti mažesnė arba didesnė.
Vanduo yra bene nuostabiausias tirpiklis iš visų: jis ištirpina neišmatuojamą kiekį tirpių medžiagų, yra per daug poliarus tirpiklis ir pasižymi neįprastai aukšta dielektrine konstanta (78,5 K).
Pavyzdžiai
Žemiau paminėti trys tirpinimo vandenyje pavyzdžiai.
Kalcio chloridas
Tirpindami kalcio chloridą vandenyje, šiluma išsiskiria kaip Ca 2+ katijonai ir Cl - anijonai . Ca 2+ supa daugybė vandens molekulių, ne mažiau kaip šešių (Ca 2+ -OH 2 ).
Taip pat, Cl - yra apsuptas vandenilio atomų, kur trikampio + regione vandens (Cl - -H 2 O). Išleista šiluma gali būti naudojama ledo masėms išlydyti.
Karbamidas
Karbamido atveju tai yra organinė molekulė, kurios struktūra H 2 N - CO - NH 2 . Kai solvatuotų, H 2 O molekulės sudaro vandenilinius ryšius su dviejų amino grupių (-NH 2 -OH 2 ) ir su karbonilo grupės (C = O-H 2 O). Šios sąveikos lemia puikų tirpumą vandenyje.
Taip pat jo ištirpimas yra endoterminis, tai yra, jis atvėsina vandens indą, kuriame jis pridedamas.
Amonio nitratas
Amonio nitratas, kaip ir karbamidas, yra tirpi medžiaga, kuri aušina tirpalą po jo jonų ištirpinimo. NH 4 + yra solvatuotų panašiu būdu į Ca 2+ , nors tikriausiai dėl savo tetraedrinę geometrijos ji turi mažiau H 2 O molekulių aplink jį; ir NO 3 - yra solvatuotų tuo pačiu būdu, kaip Cl - (OH 2 -O 2 N-O- H 2 O) anijonų .
Nuorodos
- Glasstone S. (1970). Chemijos ir fizikos sutartis. „Aguilar“, SA, Madridas, Ispanija.
- Whittenas, Davisas, Peckas ir Stanley. Chemija. (8-asis leidimas). CENGAGE mokymasis.
- Ira N. Levine. (2014). Fizikochemijos principai. Šeštas leidimas. Mc Graw Hill.
- Chemicool žodynas. (2017 m.). Sprendimo apibrėžimas. Atkurta iš: chemicool.com
- Belford R. (nd). Sprendimo procesai. Chemija „LibreTexts“. Atkurta iš: chem.libretexts.org
- Vikipedija. (2018 m.). Sprendimas. Atkurta iš: en.wikipedia.org
- Hardingeris A. Stevenas. (2017 m.). Iliustruotas organinės chemijos žodynėlis: sprendimas. Atkurta iš: chem.ucla.edu
- Surf Guppy. (sf). Sprendimo procesas. Atkurta iš: surfguppy.com