Proses solvation, perbezaan dengan penghidratan dan contoh



The solvation adalah kesatuan fizikal dan kimia antara zarah larut dan pelarut dalam larutan. Ia berbeza dari konsep kelarutan dalam fakta bahawa tidak ada keseimbangan termodinamika antara zarah pepejal dan zarah larutnya.

Kesatuan ini bertanggungjawab untuk pepejal terlarut "hilang" memandangkan penonton; apabila sebenarnya, zarah menjadi sangat kecil dan akhirnya "dibungkus" oleh helaian molekul pelarut, yang menjadikannya mustahil untuk memerhatikan mereka.

Dalam imej atas, lakaran yang sangat umum tentang solvensi partikel M diwakili. M boleh sama ada ion (M+) atau molekul; dan S ialah molekul pelarut, yang boleh menjadi sebatian dalam keadaan cecair (walaupun ia juga boleh menjadi gas).

Perhatikan bahawa M dikelilingi oleh enam molekul S, yang membentuk apa yang dikenali sebagai Sasar solvation utama. Molekul lain S pada jarak yang lebih jauh berinteraksi dengan pasukan Van der Waals dengan bekas, membentuk bola solvation sekunder, dan sebagainya sehingga beberapa pesanan tidak jelas..

Indeks

  • 1 Proses solvation
  • 2 Aspek yang bertenaga
  • 3 interaksi antara intermolecular
  • 4 Perbezaan dengan penghidratan
  • 5 Contoh
    • 5.1 Kalsium klorida
    • 5.2 Úrea
    • 5.3 Ammonium nitrat
  • 6 Rujukan

Proses solvation

Molekul, bagaimana proses solvase? Imej di atas meringkaskan langkah-langkah yang perlu.

Molekul pelarut, berwarna biru, pada mulanya diperintahkan oleh berinteraksi antara satu sama lain (S-S); dan zarah (ion atau molekul) larut, warna ungu, lakukan sama dengan interaksi M-M yang kuat atau lemah.

Untuk kesahan, kedua-dua pelarut dan larut perlu berkembang (panah hitam kedua) untuk membolehkan interaksi pelarut larut (M-S).

Ini sememangnya menunjukkan pengurangan dalam interaksi solute-solute dan pelarut pelarut; penurunan yang memerlukan tenaga, dan oleh itu, langkah pertama ini adalah endothermic.

Setelah pelarut dan pelarut telah berkembang secara molekul, mereka bercampur dan bertukar tempat di ruang angkasa. Setiap bulatan ungu pada imej kedua dapat dibandingkan dengan gambar pertama.

Perubahan dalam tahap pesanan zarah boleh terperinci dalam imej; diperintahkan pada mulanya, dan tidak teratur pada akhir. Akibatnya, langkah terakhir adalah eksotermik, kerana pembentukan interaksi M-S baru menstabilkan semua zarah pembubaran.

Aspek tenaga

Di sebalik proses solvensi, terdapat banyak aspek yang bertenaga yang perlu diambil kira. Pertama: Interaksi S-S, M-M dan M-S.

Apabila interaksi M-S, iaitu, antara pelarut dan pelarut, adalah sangat unggul (kuat dan stabil) berbanding dengan komponen individu, kita bercakap tentang proses solusi eksotik; dan oleh itu, tenaga dilepaskan ke dalam medium, yang boleh diperiksa dengan mengukur peningkatan suhu dengan termometer.

Jika, sebaliknya, interaksi M-M dan S-S lebih kuat daripada interaksi M-S, maka untuk "mengembangkan" mereka akan memerlukan lebih banyak tenaga daripada keuntungan mereka apabila solvah berakhir..

Ia kemudiannya dituturkan sebagai proses solving endothermic. Ini berlaku, penurunan suhu dicatatkan, atau apa yang sama, persekitaran disejukkan.

Terdapat dua faktor asas yang menentukan sama ada larut terlarut atau tidak dalam pelarut. Yang pertama ialah perubahan entalpi pembubaran (ΔHdis), seperti yang telah dijelaskan, dan yang kedua ialah perubahan entropi (ΔS) antara larut dan larut terlarut. Pada umumnya, ΔS dikaitkan dengan peningkatan dalam gangguan yang dinyatakan di atas.

Interaksi antara intermolecular

Telah disebutkan bahawa solvation adalah hasil daripada kesatuan fizikal dan kimia antara pelarut dan pelarut; bagaimanapun, bagaimana sebenarnya interaksi atau kesatuan ini?

Jika larut adalah ion, M+, interaksi dipole ion yang dipanggil (M+-S); dan jika ia adalah molekul, maka akan ada interaksi dipole-dipole atau daya penyebaran dari London.

Apabila kita bercakap mengenai interaksi dipole-dipole, dikatakan bahawa terdapat momen dipol kekal di M dan S. Oleh itu, kawasan yang kaya dengan elektron δ- M berinteraksi dengan kawasan miskin δ + S elektron. Hasil dari semua ini interaksi adalah pembentukan beberapa bola solvation di sekitar M.

Di samping itu, terdapat satu lagi jenis interaksi: penyelaras. Di sini, molekul koordinasi borang S (atau dative) dengan M, membentuk geometri yang berbeza.

Peraturan asas untuk menghafal dan meramalkan pertalian antara larut dan pelarut adalah: sama larut sama. Oleh itu, bahan kutub larut dengan mudah dalam pelarut kutub; dan bahan apolar dibubarkan dalam pelarut apolar.

Perbezaan dengan penghidratan

Bagaimanakah pelarut berbeza daripada penghidratan? Kedua-dua proses yang sama, kecuali bahawa molekul S, dari imej pertama, digantikan oleh air, H-O-H.

Di bahagian atas imej, anda dapat melihat kation M+ dikelilingi oleh enam molekul H2O. Perhatikan bahawa atom oksigen (merah) diarahkan ke arah cas positif, kerana ia adalah elektronegatif yang paling dan oleh itu mempunyai kepadatan negatif tertinggi δ-.

Di belakang sfera penghidratan pertama, molekul air lain dikelompokkan oleh ikatan hidrogen (OH2-OH2). Ini adalah interaksi jenis dipol ion. Walau bagaimanapun, molekul air juga boleh membentuk ikatan koordinasi dengan pusat positif, terutamanya jika ia adalah logam.

Oleh itu, aquocomplexes yang terkenal, M (OH2)n. Sebagai n = 6 dalam imej, enam molekul berorientasi sekitar M dalam oktashedron koordinasi (lingkaran dalam penghidratan). Bergantung kepada saiz M+, magnitud muatannya, dan ketersediaan elektroniknya, kata sfera boleh menjadi lebih kecil atau lebih besar.

Air mungkin adalah pelarut yang paling mengejutkan bagi semua: ia larut dalam jumlah larutan yang tidak dapat diserap, ia terlalu polar pelarut dan ia mempunyai pemalar dielektrik yang luar biasa tinggi (78.5 K).

Contohnya

Berikut adalah tiga contoh kesahan dalam air.

Kalsium klorida

Dengan melarutkan kalsium klorida dalam air, haba dilepaskan apabila kation Ca dilarutkan2+ dan anion Cl-. The Ca2+ dikelilingi oleh beberapa molekul air yang bersamaan dengan atau lebih besar daripada enam (Ca2+-OH2).

Juga, Cl- dikelilingi oleh atom hidrogen, δ + rantau air (Cl--H2O). Haba yang dikeluarkan boleh digunakan untuk mencairkan massa ais.

Úrea

Bagi kes urea, ia adalah molekul organik dengan struktur H2N-CO-NH2. Apabila diselaraskan, molekul H2Atau bentuk jambatan hidrogen dengan dua kumpulan amino (-NH2-OH2) dan dengan kumpulan karbonil (C = O-H)2O). Interaksi ini bertanggungjawab untuk kelarutan yang hebat dalam air.

Juga pembubarannya adalah endothermic, iaitu, ia menyejukkan bekas air di mana ia ditambah.

Ammonium nitrat

Ammonium nitrat, seperti urea, adalah pelarut yang menyejukkan pembubaran selepas melegakan ionnya. The NH4+ solvates dengan cara yang sama untuk Ca2+, walaupun mungkin kerana ia adalah geometri tetrahedral ia mempunyai molekul H kurang2Atau di sekelilingnya; dan NO3- solvates dengan cara yang sama seperti anion Cl- (OH2-O2NO- H2O).

Rujukan

  1. Glasstone S. (1970). Perjanjian Kimia dan Fizik. Aguilar, S.A., Madrid, Sepanyol.
  2. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kimia (Ed ed.). Pembelajaran CENGAGE.
  3. Ira N. Levine. (2014). Prinsip-prinsip fizikokimia. Edisi keenam. Mc Graw Hill.
  4. Kamus Chemicool. (2017). Definisi Solvation Diperolehi daripada: chemicool.com
  5. Belford R. (s.f.). Proses Penyelesaian. Chemistry FreeTexts. Diperolehi daripada: chem.libretexts.org
  6. Wikipedia. (2018). Solvation Diperolehi daripada: en.wikipedia.org
  7. Hardinger A. Steven. (2017). Gambaran Glossary Kimia Organik: Solvation. Diperolehi daripada: chem.ucla.edu
  8. Surf Guppy. (s.f.). Proses Penyelesaian Diambil dari: surfguppy.com