Quá trình hòa tan, sự khác biệt với hydrat hóa và các ví dụ



các giải quyết là liên kết vật lý và hóa học giữa các hạt tan và dung môi trong dung dịch. Nó khác với khái niệm về độ hòa tan trong thực tế là không có sự cân bằng nhiệt động giữa một chất rắn và các hạt hòa tan của nó.

Liên minh này chịu trách nhiệm cho các chất rắn hòa tan "biến mất" trong tầm nhìn của khán giả; trong thực tế, các hạt trở nên rất nhỏ và cuối cùng bị "bao bọc" bởi các tấm phân tử dung môi, khiến chúng không thể quan sát chúng.

Trong hình trên, một bản phác thảo rất chung về sự hòa tan của hạt M được biểu diễn. M có thể là một ion (M+) hoặc một phân tử; và S là phân tử dung môi, có thể là bất kỳ hợp chất nào ở trạng thái lỏng (mặc dù nó cũng có thể là khí).

Lưu ý rằng M được bao quanh bởi sáu phân tử S, tạo nên cái được gọi là Quả cầu hòa tan sơ cấp. Các phân tử khác của S ở khoảng cách lớn hơn tương tác bởi lực Van der Waals với lực trước, tạo thành một quả cầu hòa tan thứ cấp, và cứ như vậy cho đến khi một số thứ tự không rõ ràng..

Chỉ số

  • 1 quá trình giải quyết
  • 2 khía cạnh năng động
  • 3 tương tác liên phân tử
  • 4 sự khác biệt với hydrat hóa
  • 5 ví dụ
    • 5.1 Canxi clorua
    • 5,2
    • 5,3 Amoni nitrat
  • 6 tài liệu tham khảo

Quá trình hòa tan

Phân tử, quá trình hòa tan như thế nào? Hình trên tóm tắt các bước cần thiết.

Các phân tử dung môi, màu xanh lam, ban đầu được sắp xếp bằng cách tương tác với nhau (S-S); và các hạt (ion hoặc phân tử) chất tan, có màu tím, làm tương tự với các tương tác M-M mạnh hay yếu.

Để hòa tan xảy ra, cả dung môi và chất tan phải mở rộng (mũi tên đen thứ hai) để cho phép tương tác chất tan - dung môi (M-S).

Điều này nhất thiết ngụ ý sự giảm các tương tác chất tan-chất tan và dung môi-dung môi; giảm mà cần năng lượng, và do đó, bước đầu tiên này là nhiệt nội.

Khi chất tan và dung môi được mở rộng phân tử, cả hai trộn lẫn và trao đổi địa điểm trong không gian. Mỗi vòng tròn màu tím trong hình ảnh thứ hai có thể được so sánh với hình tròn trong hình ảnh đầu tiên.

Một sự thay đổi về mức độ sắp xếp của các hạt có thể được chi tiết trong hình ảnh; ra lệnh ở đầu, và rối loạn ở cuối Kết quả là, bước cuối cùng là tỏa nhiệt, vì sự hình thành các tương tác M-S mới ổn định tất cả các hạt hòa tan.

Khía cạnh năng lượng

Đằng sau quá trình giải quyết, có nhiều khía cạnh năng lượng phải được tính đến. Thứ nhất: Tương tác S-S, M-M và M-S.

Khi các tương tác M-S, nghĩa là giữa chất tan và dung môi, rất vượt trội (mạnh và ổn định) so với các thành phần riêng lẻ, chúng ta nói về một quá trình hòa tan tỏa nhiệt; và do đó, năng lượng được giải phóng vào môi trường, có thể được kiểm tra bằng cách đo sự tăng nhiệt độ bằng nhiệt kế.

Mặt khác, nếu tương tác M-M và S-S mạnh hơn tương tác M-S, thì để "mở rộng", chúng sẽ cần nhiều năng lượng hơn mức tăng khi kết thúc quá trình hòa tan..

Sau đó, người ta nói về một quá trình hòa tan nhiệt. Đây là trường hợp, nhiệt độ giảm được ghi lại, hoặc những gì giống nhau, môi trường xung quanh được làm mát.

Có hai yếu tố cơ bản quyết định xem chất tan có hòa tan hay không trong dung môi. Đầu tiên là sự thay đổi entanpy của sự hòa tan (Hdis), như vừa được giải thích, và thứ hai là sự thay đổi entropy (ΔS) giữa chất tan và chất tan hòa tan. Nói chung, S có liên quan đến sự gia tăng rối loạn cũng được đề cập ở trên.

Tương tác liên phân tử

Nó đã được đề cập rằng sự hòa tan là kết quả của sự kết hợp vật lý và hóa học giữa chất tan và dung môi; tuy nhiên, làm thế nào chính xác là những tương tác hoặc công đoàn?

Nếu chất tan là ion, M+, cái gọi là tương tác ion-lưỡng cực xảy ra (M+-S); và nếu đó là một phân tử, thì sẽ có các tương tác lưỡng cực hoặc lực phân tán từ London.

Khi chúng ta nói về tương tác lưỡng cực - lưỡng cực, người ta nói rằng có một khoảnh khắc lưỡng cực vĩnh viễn ở M và S. Do đó, vùng giàu electron-của M tương tác với vùng nghèo của các electron δ + S. tương tác là sự hình thành của một số quả cầu hòa tan xung quanh M.

Ngoài ra, có một loại tương tác khác: điều phối viên. Ở đây, các phân tử phối hợp dạng S (hoặc dative) liên kết với M, tạo thành các dạng hình học khác nhau.

Một quy tắc cơ bản để ghi nhớ và dự đoán ái lực giữa chất tan và dung môi là: hòa tan bằng nhau. Do đó, các chất phân cực hòa tan rất dễ dàng trong dung môi phân cực; và các chất phân cực hòa tan trong dung môi phân cực.

Sự khác biệt với hydrat hóa

Làm thế nào là hòa tan khác với hydrat hóa? Hai quá trình giống hệt nhau, ngoại trừ các phân tử S, của hình ảnh đầu tiên, được thay thế bằng các quá trình của nước, H-O-H.

Trong hình trên, bạn có thể thấy một cation M+ bao quanh bởi sáu phân tử H2O. Lưu ý rằng các nguyên tử oxy (màu đỏ) được hướng vào điện tích dương, vì nó có độ âm điện lớn nhất và do đó có mật độ âm cao nhất-.

Đằng sau quả cầu hydrat hóa đầu tiên, các phân tử nước khác được nhóm lại bằng các liên kết hydro (OH2-OH2). Đây là những tương tác loại ion lưỡng cực. Tuy nhiên, các phân tử nước cũng có thể hình thành liên kết phối hợp với trung tâm dương, đặc biệt nếu đó là kim loại.

Do đó, các aquocomplexes nổi tiếng, M (OH2)n. Khi n = 6 trong ảnh, sáu phân tử được định hướng xung quanh M theo hình bát diện phối trí (khối cầu trong của hydrat hóa). Tùy thuộc vào kích thước của M+, cường độ điện tích của nó và tính khả dụng điện tử của nó, cho biết hình cầu có thể nhỏ hơn hoặc lớn hơn.

Nước có lẽ là dung môi đáng ngạc nhiên nhất: nó hòa tan một lượng chất hòa tan không thể giải quyết được, nó là một dung môi quá phân cực và nó có hằng số điện môi cao bất thường (78,5 K).

Ví dụ

Dưới đây là ba ví dụ về sự hòa tan trong nước.

Canxi clorua

Bằng cách hòa tan canxi clorua trong nước, nhiệt được giải phóng khi các cation Ca được hòa tan2+ và anion Cl-. Ca2+ được bao quanh bởi một số phân tử nước bằng hoặc lớn hơn sáu (Ca2+-OH2).

Ngoài ra, Cl- được bao quanh bởi các nguyên tử hydro, vùng δ + của nước (Cl--H2O). Nhiệt thoát ra có thể được sử dụng để làm tan khối băng.

Úrea

Đối với trường hợp của urê, nó là một phân tử hữu cơ có cấu trúc H2N-CO-NH2. Khi hòa tan, các phân tử H2Hoặc hình thành cầu hydro với hai nhóm amin (-NH2-OH2) và với nhóm carbonyl (C = O - H)2O). Những tương tác này chịu trách nhiệm cho độ hòa tan tuyệt vời của nó trong nước.

Ngoài ra, sự hòa tan của nó là phản ứng nhiệt, nghĩa là, nó làm mát thùng chứa nước, nơi nó được thêm vào.

Amoni nitrat

Amoni nitrat, giống như urê, là một chất tan làm nguội sự hòa tan sau khi hòa tan các ion của nó. NH4+ hòa tan theo cách tương tự như Ca2+, mặc dù có lẽ vì nó là hình học tứ diện nên nó có ít phân tử H hơn2Hoặc xung quanh anh ta; và KHÔNG3- hòa tan theo cách tương tự như anion Cl- (OH2-Ôi2KHÔNG-H2Ô).

Tài liệu tham khảo

  1. Đá thạch anh S. (1970). Hiệp ước Hóa học và Vật lý. Ái chà, S.A., Madrid, Tây Ban Nha.
  2. Whites, Davis, Peck & Stanley. Hóa học (Tái bản lần thứ 8). Học tập.
  3. Ira N. Levine. (2014). Nguyên lý hóa lý. Phiên bản thứ sáu. Đồi Mc Graw.
  4. Từ điển Chemicool. (2017). Định nghĩa của giải Lấy từ: chemicool.com
  5. Tháp chuông R. (s.f.). Quá trình hòa tan. Hóa học LibreTexts. Lấy từ: chem.libretexts.org
  6. Wikipedia. (2018). Giải quyết Lấy từ: en.wikipedia.org
  7. Hardinger A. Steven. (2017). Thuật ngữ minh họa của hóa học hữu cơ: Sự hòa tan. Lấy từ: chem.ucla.edu
  8. Lướt cá bảy màu. (s.f.). Quá trình giải quyết Lấy từ: Surfguppy.com