Proces rozpúšťania, rozdiely s hydratáciou a príklady



solvatácie je fyzikálna a chemická väzba medzi rozpustenými časticami a rozpúšťadlom v roztoku. Od koncepcie rozpustnosti sa líši v skutočnosti, že medzi tuhou látkou a jej rozpustenými časticami neexistuje termodynamická rovnováha..

Toto spojenie je zodpovedné za rozpustené pevné látky "zmizne" vzhľadom na divákov; keď sa v skutočnosti častice stanú veľmi malé a skončia "obalené" listami molekúl rozpúšťadla, čo znemožňuje ich pozorovanie.

V hornom obrázku je znázornený veľmi všeobecný náčrt solvatácie častice M. M môže byť buď ión (M+) alebo molekuly; a S je molekula rozpúšťadla, ktorou môže byť akákoľvek zlúčenina v kvapalnom stave (aj keď môže byť tiež plynná).

Všimnite si, že M je obklopený šiestimi molekulami S, ktoré tvoria to, čo je známe ako Primárna solvačná sféra. Iné molekuly S vo väčšej vzdialenosti vzájomne pôsobia Van der Waalsovými silami s tým, že tvoria sekundárnu solvačnú sféru, a tak ďalej, až kým nie je nejaký poriadok zrejmý..

index

  • 1 Proces rozpúšťania
  • 2 Energetické aspekty
  • 3 Intermolekulárne interakcie
  • 4 Rozdiely s hydratáciou
  • 5 Príklady
    • 5.1 Chlorid vápenatý
    • 5.2 Úrea
    • 5.3 Dusičnan amónny
  • 6 Referencie

Proces rozpúšťania

Ako molekulárne, ako je proces solvatácie? Vyššie uvedený obrázok sumarizuje potrebné kroky.

Molekuly rozpúšťadla, modrej farby, sú spočiatku usporiadané vzájomnou interakciou (S-S); a častice (ióny alebo molekuly) rozpustenej látky, fialovej farby, robia to isté so silnými alebo slabými M-M interakciami.

Na to, aby nastala solvatácia, musí sa rozpúštadlo aj solut expandovať (druhá čierna šípka), aby sa umožnili interakcie medzi rozpúšťadlom a rozpúšťadlom (M-S)..

To nevyhnutne znamená zníženie koncentrácie solútu a rozpúšťadla a rozpúšťadla; energie, a preto je tento prvý krok endotermický.

Akonáhle sa rozpustená látka a rozpúšťadlo molekulárne expandujú, zmiešavajú sa a vymieňajú miesta vo vesmíre. Každý fialový kruh v druhom obrázku môže byť porovnaný s prvým obrázkom.

V obraze môže byť podrobne opísaná zmena stupňa usporiadania častíc; na začiatku a neusporiadané na konci. V dôsledku toho je posledný krok exotermický, pretože tvorba nových interakcií M-S stabilizuje všetky disolučné častice..

Energetické aspekty

Za procesom solvatácie existuje mnoho energetických aspektov, ktoré treba brať do úvahy. Po prvé: interakcie S-S, M-M a M-S.

Keď sú interakcie M-S, teda medzi rozpustenou látkou a rozpúšťadlom, veľmi lepšie (silné a stabilné) v porovnaní s interakciami jednotlivých zložiek, hovoríme o exotermickom procese solvatácie; a preto sa energia uvoľňuje do média, ktoré sa môže kontrolovať meraním zvýšenia teploty teplomerom.

Ak sú na druhej strane interakcie M-M a S-S silnejšie ako interakcie M-S, potom na "expanziu" budú potrebovať viac energie, než získajú, akonáhle končí solvatácia..

Potom sa hovorí o procese endotermickej solvatácie. V tomto prípade sa zaznamenáva pokles teploty alebo to, čo je rovnaké, je okolie ochladené.

Existujú dva základné faktory, ktoré určujú, či sa rozpúšťaná látka rozpúšťa alebo nie v rozpúšťadle. Prvou je zmena entalpie rozpúšťania (AHdis), ako bolo práve vysvetlené, a druhá je zmena entropie (AS) medzi rozpustenou látkou a rozpustenou rozpustenou látkou. Všeobecne je AS spojený so zvýšením poruchy, ako je uvedené vyššie.

Intermolekulárne interakcie

Bolo spomenuté, že solvatácia je výsledkom fyzikálneho a chemického spojenia medzi rozpustenou látkou a rozpúšťadlom; Ako presne sú však tieto interakcie alebo odbory?

Ak je solutom ión, M+, vyskytujú sa takzvané interakcie ión-dipól (M+-S); a ak je to molekula, potom budú existovať dipólovo-dipólové interakcie alebo disperzné sily z Londýna.

Keď hovoríme o dipólovo-dipólových interakciách, hovorí sa, že v M a S existuje permanentný dipólový moment. Takže oblasť bohatá na elektróny δ- M interaguje so zlou oblasťou ô + S elektrónov. interakcie je vytvorenie niekoľkých solvatačných sfér okolo M.

Okrem toho existuje aj iný typ interakcií: koordinátor. Tu molekuly S vytvárajú koordináciu (alebo datív), ktorá sa viaže na M, pričom tvoria rôzne geometrie.

Základné pravidlo zapamätať si a predpovedať afinitu medzi rozpúšťanou látkou a rozpúšťadlom je: rovná sa rovná. Polárne látky sa preto veľmi ľahko rozpúšťajú v polárnych rozpúšťadlách; a nepolárne látky sa rozpúšťajú v nepolárnych rozpúšťadlách.

Rozdiely s hydratáciou

Ako je solvatácia odlišná od hydratácie? Dva identické procesy, okrem toho, že molekuly S prvého obrazu sú nahradené molekulami vody, H-O-H.

V hornom obrázku vidíte M katión+ obklopené šiestimi molekulami H2O. Všimnite si, že atómy kyslíka (červené) sú nasmerované na kladný náboj, pretože sú najviac elektronegatívne a preto majú najvyššiu zápornú hustotu δ-.

Za prvou hydratačnou guľou sú ďalšie molekuly vody zoskupené vodíkovými väzbami (OH)2-OH2). Jedná sa o interakcie typu ión-dipól. Molekuly vody však môžu tiež vytvárať koordinačné väzby s pozitívnym centrom, najmä ak sú kovové.

Tak, slávny aquocomplexes, M (OH2)n. Ako n = 6 v obraze, šesť molekúl je orientovaných okolo M v oktaedroni koordinácie (vnútorná oblasť hydratácie). V závislosti od veľkosti M+, veľkosť jeho náboja a jeho elektronická dostupnosť, uvedená guľa môže byť menšia alebo väčšia.

Voda je snáď najprekvapujúcejším rozpúšťadlom zo všetkých: rozpúšťa nepostačujúce množstvo rozpustených látok, je príliš polárne rozpúšťadlo a má abnormálne vysokú dielektrickú konštantu (78,5 K).

Príklady

Nižšie sú uvedené tri príklady solvatácie vo vode.

Chlorid vápenatý

Rozpúšťaním chloridu vápenatého vo vode sa uvoľňuje teplo, keď sú Ca katióny solvatované2+ a anióny Cl-. Ca2+ je obklopený množstvom molekúl vody rovných alebo väčším ako šesť (Ca2+-OH2).

Tiež Cl- je obklopený vodíkovými atómami, 8 + oblasť vody (Cl--H2O). Uvoľnené teplo sa môže použiť na roztavenie ľadových hmôt.

močovina

V prípade močoviny ide o organickú molekulu so štruktúrou H2N-CO-NH2. Keď sú solvatované, molekuly H2Alebo tvoria vodíkové mostíky s dvomi aminoskupinami (-NH2-OH2) a karbonylovou skupinou (C = O-H)2O). Tieto interakcie sú zodpovedné za ich veľkú rozpustnosť vo vode.

Aj jeho rozpustenie je endotermické, to znamená, že chladí nádobu na vodu, kde sa pridáva.

Dusičnan amónny

Dusičnan amónny, podobne ako močovina, je solut, ktorý ochladzuje rozpúšťanie po solvatácii iónov. NH4+ solváty podobným spôsobom ako Ca2+, hoci pravdepodobne preto, že má tetrahedrálnu geometriu, má menej H molekúl2Alebo okolo neho; a NO3- solváty rovnakým spôsobom ako anióny Cl- (OH2-O2NO-H2O).

referencie

  1. Glasstone S. (1970). Zmluva o chémii a fyzike. Aguilar, S.A., Madrid, Španielsko.
  2. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Chémia. (8. vydanie). CENGAGE Učenie.
  3. Ira N. Levine. (2014). Zásady fyzikálno-chemickej. Šieste vydanie. Mc Graw Hill.
  4. Slovník chemicool. (2017). Definícia rozpúšťania Zdroj: chemicool.com
  5. Belford R. (s.f.). Procesy rozpúšťania. Chémia LibreTexts. Zdroj: chem.libretexts.org
  6. Wikipedia. (2018). Solvatácie. Zdroj: en.wikipedia.org
  7. Hardinger A. Steven. (2017). Ilustrovaný glosár organickej chémie: Solvation. Zdroj: chem.ucla.edu
  8. Surfujte Guppy. (N. D.). Proces rozpúšťania Zdroj: surfguppy.com