İyonik bileşiklerin neden herhangi bir polar çözücünün içinde çözünür olduğunu açıklayan faktörler nelerdir?

İyonik bileşiklerin neden herhangi bir polar çözücünün içinde çözünür olduğunu açıklayan faktörler nelerdir?
Anonim

İyonik bileşikler her zaman herhangi bir polar çözücü içinde çözünür değildir. Çözücüye (su veya başka bir daha az polar çözücü ise) çözünür olup olmadıklarına bağlıdır.

Ayrıca, küçük boyutlu iyonların ve / veya çift veya üçlü yüke sahip iyonların ve anyon ile benzer boyutlardaki katyonların oluşturduğu iyonik bileşikler genellikle suda çözünmez.

İyonik bir bileşiğin su gibi polar bir çözücü içinde gerçekte çözüldüğü zaman, bu açıklamaya layıktır, çünkü pozitif ve negatif iyonlar arasındaki elektrostatik çekim o kadar güçlüdür ki sofra tuzu olarak basit bir iyonik bileşik 801 ° C sıcaklık gerektirmektedir. eritilmek için.

İyonik kafesin sökülmesi için yüksek enerji kaynağı gereklidir. kafes entalpi. Bu enerjik "ödeme", kısmen “enerji” kazancı nedeniyle tazmin edilmektedir. çözülme entalpiher iyon ve onu ters kutuplarıyla çevreleyen birçok solvent molekülü arasındaki çekimden kaynaklanmaktadır.

bir çözülmüş iyon yüküne ve boyutuna bağlı olarak birkaç solvent molekülü kabuğuyla çevrelenebilir ("çıplak iyon" yüksek bir yüke ve küçük bir boyuta sahipse, çözücü moleküllerin daha büyük bir "bulutunu" taşıyacaktır).

İyonik maddelerin çoğu, endotermik olarak, yani kendiliğinden termal enerjiyi çözücü ve ortamdan çıkartarak çözülür. Bu, kafes entalpi çözülme entalpisinden daha yüksek olduğunun bir kanıtıdır.

Bu nedenle, iyonik maddelerin çözünürlüğünü açıklamak ve soruyu cevaplamak için ikinci bir belirleyici faktör gereklidir. Bu bir istatistik veya "entropik faktör". Maddeyi eriterek, katı kafesin çok düzenlenmiş yapısından, düzensiz bir gaz tipi yapısına - çözeltinin düzensiz - gazlı bir yapısına - geçişinden kaynaklanan hareket, enerjiler, pozisyonlar" entropi "artışı ya da Karışımın yapısı, karıştırılmamış makrostattan daha yüksek istatistiksel olasılıklara (eşdeğer konfigürasyonların sayısı veya aynı "karışık" makrostatlara karşılık gelen "mikrostatlar" ile ölçülen) sahiptir.

Her zaman bir kristalli katı bir çözücü içinde çözüldüğü zaman, her zaman entropide bir artış olur ve buharlaşma, süblimasyon veya difüzyon ile gerçekleşen tercih edilen bir işlemdir.

Eğer entropi katkısı çözülmeye eşlik eden entalpi kaybını telafi etmek için yeterliyse iyonik bileşik sonunda çözücü içinde çözülür.

Bu, kendiliğinden çözülme kriterinde nicel olarak çevrilebilir: "# Delta_sG #Bu, serbest enerjinin değişmesidir, veya çözünme işlemi için Gibbs potansiyeli, G = (H-TS), negatif olmalıdır ". Formüllerde:

#Delta_sG = Delta_H - TDelta_hS <0 #

nerede # Delta_lH # kafes entalpi, pozitif; # Delta_hS # çözülme entropi farkıdır ve mutlak T sıcaklığı çarpılarak enerji boyutlarına dönüştürülür. Entropi katkısı # -TDelta_hS # sıcaklık yüksek olduğu kadar çözünmeye elverişlidir (negatif). Böylece iyonik bileşikler için en yaygın davranış, sıcaklık arttıkça daha çözünür hale gelmektir.

Tersine, kendilerini ekzotermik olarak çözen bileşikler (#Delta_lH <0 #), kafes entalpi aşan ve düşük sıcaklıkta bile çok çözünür olan bir çözülme entalpi ile karakterize edilir.