Процес солватације, разлике са хидратацијом и примери



Тхе солватион је физички и хемијски спој између честица растворене материје и растварача у раствору. Она се разликује од концепта растворљивости у чињеници да не постоји термодинамичка равнотежа између чврстог и растворених честица.

Овај синдикат је одговоран за нестанак растворених чврстих материја у погледу гледалаца; у ствари, честице постају веома мале и завршавају "омотане" листовима молекула растварача, што их чини немогућим да их посматрамо.

У горњој слици представљена је врло општа скица солватације честице М. М може бити или ион (М+) или молекула; и С је молекул растварача, који може бити било које једињење у течном стању (иако може бити и гасовито).

Запазите да је М окружен са шест молекула С, који чине оно што је познато као Примарна сфера солватације. Друге молекуле С на већој удаљености интерагују Ван дер Ваалсовим силама са првим, формирајући секундарну сферу солватације, и тако даље, све док неки ред није видљив..

Индек

  • 1 Процес решавања
  • 2 Енергетски аспекти
  • 3 Интермолекуларне интеракције
  • 4 Разлике са хидратацијом
  • 5 Примери
    • 5.1 Калцијум хлорид
    • 5.2 .реа
    • 5.3 Амонијум нитрат
  • 6 Референце

Процес решавања

Молекуларно, како је процес солватације? Слика изнад сажима потребне кораке.

Молекули растварача, плаве боје, иницијално се наручују интеракцијом једни с другима (С-С); и честице (јони или молекули) растворене супстанце, љубичасте боје, раде исто са јаким или слабим М-М интеракцијама.

Да би дошло до солватације, и растварач и раствор морају да се прошире (друга црна стрела) како би се омогућиле интеракције раствор-отапало (М-С).

То нужно подразумева смањење интеракција раствор-раствор и растварач-растварач; смањење које захтева енергију, и стога, овај први корак је ендотермни.

Када се раствор и растварач молекуларно прошире, они и мешају и размјењују мјеста у простору. Сваки љубичасти круг у другој слици може се упоредити са оним на првој слици.

Промена степена редоследа честица може бити детаљно приказана на слици; наређено на почетку и неуређено на крају. Последица тога је да је последњи корак егзотермни, пошто формирање нових М-С интеракција стабилизује све честице растварања..

Енергетски аспекти

Иза процеса солватације, постоје многи енергетски аспекти који се морају узети у обзир. Прво: интеракције С-С, М-М и М-С.

Када су М-С интеракције, то јест, између растворене материје и растварача, веома супериорне (јаке и стабилне) у поређењу са онима у појединачним компонентама, говоримо о егзотермном процесу солватације; и стога се енергија ослобађа у медиј, што се може провјерити мјерењем повећања температуре помоћу термометра.

Ако, с друге стране, М-М и С-С интеракције буду јаче од М-С интеракција, онда ће се "проширити" требати више енергије него што ће добити када заврши солватација..

Затим се говори о процесу ендотермне солватације. У том случају, забележено је смањење температуре, или оно што је исто, околина се хлади.

Постоје два основна фактора који диктирају да ли се раствор раствара или не у растварачу. Први је промена енталпије растварања (ΔХ)дис), као што је управо објашњено, а друга је промена ентропије (ΔС) између растворене супстанце и растворене супстанце. Генерално, ΔС је повезан са порастом поремећаја који је такође горе поменут.

Интермолекуларне интеракције

Поменуто је да је солватација резултат физичке и хемијске везе између растворене материје и растварача; међутим, како су заправо те интеракције или синдикати?

Ако је раствор јон, М+, јављају се такозване ион-дипол интеракције (М+-С); и ако је то молекул, онда ће постојати дипол-дипол интеракције или дисперзионе силе из Лондона.

Када говоримо о дипол-диполним интеракцијама, каже се да постоји перманентни диполни моменат у М и С. Дакле, електрон-богато подручје δ- од М у интеракцији са сиромашним подручјем δ + С електрона. интеракције је формирање неколико сфера солватације око М.

Поред тога, постоји још једна врста интеракција: координатор. Овде, молекули С формирају координационе (или дативне) везе са М, формирајући различите геометрије.

Основно правило које треба запамтити и предвидети афинитет између раствора и растварача је: једнако раствара на једнаке. Због тога се поларне супстанце врло лако растварају у поларним растварачима; и аполарне супстанце растварају се у неполарним растварачима.

Разлике у хидратацији

Како се солватација разликује од хидратације? Два идентична процеса, осим што су молекули С, прве слике, замењени онима воде, Х-О-Х.

На горњој слици можете видјети Матион+ окружен са шест Х молекула2О. Имајте на уму да су атоми кисеоника (црвени) усмерени ка позитивном набоју, зато што је он највише електронегативан и стога има највећу негативну густину δ.-.

Иза прве сфере хидратације, други молекули воде су груписани око водоничних веза (ОХ2-ОХ2). То су интеракције ион-диполног типа. Међутим, молекули воде такође могу да формирају координационе везе са позитивним центром, посебно ако је метални.

Тако су познати аквокомплекси, М (ОХ2)н. Као н = 6 на слици, шест молекула је оријентисано око М у октаедру координације (унутрашња сфера хидратације). У зависности од величине М+, величином његовог набоја и његовом електронском расположивошћу, наведена сфера може бити мања или већа.

Вода је можда најневероватнији растварач од свега: раствара неупоредиву количину растворених материја, превише је поларни растварач и има абнормално високу диелектричну константу (78,5 К).

Примери

У наставку су три примјера солватације у води.

Калцијум хлорид

Отапањем калцијум хлорида у води, топлота се ослобађа када се Ца катиони растворе2+ и Цл аниони-. Тхе Ца2+ окружен је бројним молекулима воде једнаким или већим од шест (Ца2+-ОХ2).

Такође, Цл- је окружен атомима водоника, а + регион воде (Цл--Х2О). Ослобођена топлота се може користити за топљење ледених маса.

Реа

У случају уреје, то је органски молекул са структуром Х2Н-ЦО-НХ2. Када су солватирани, Х молекули2Или формирају водоничне мостове са две амино групе (-НХ.)2-ОХ2и са карбонилном групом (Ц = О-Х)2О). Ове интеракције су одговорне за његову велику растворљивост у води.

Такође, његово растварање је ендотермно, тј. Хлади посуду са водом где се додаје.

Амонијум нитрат

Амонијум нитрат, као и уреа, је раствор који хлади растварање после солватације својих јона. Тхе НХ4+ солвате на сличан начин као Ца2+, иако вероватно зато што има тетраедарну геометрију, има мање Х молекула2Или око њега; и НО3- солвате на исти начин као Цл аниони- (ОХ2-О2НО- Х2О).

Референце

  1. Гласстоне С. (1970). Уговор о хемији и физици. Агуилар, С.А., Мадрид, Шпанија.
  2. Вхиттен, Давис, Пецк & Станлеи. Цхемистри (8. изд.). ЦЕНГАГЕ Леарнинг.
  3. Ира Н. Левине. (2014). Принциплес оф Пхисицоцхемистри. Сиктх едитион. Мц Грав Хилл.
  4. Цхемицоол Дицтионари. (2017). Дефиниција Солватације Преузето са: цхемицоол.цом
  5. Белфорд Р. (с.ф.). Солватион Процессес. Цхемистри ЛибреТектс. Преузето са: цхем.либретектс.орг
  6. Википедиа. (2018). Солватион Преузето са: ен.википедиа.орг
  7. Хардингер А. Стевен. (2017). Илустрован речник органске хемије: Солватион. Преузето са: цхем.уцла.еду
  8. Сурф Гуппи. (с.ф.). Процес Солватације Преузето са: сурфгуппи.цом