Procesul de rezolvare, diferențele cu hidratarea și exemple

2274
Basil Manning
Procesul de rezolvare, diferențele cu hidratarea și exemple

solvatare este legătura fizică și chimică dintre particule de dizolvat și solvent într-o soluție. Se diferențiază de conceptul de solubilitate prin faptul că nu există un echilibru termodinamic între un solid și particulele sale dizolvate..

Această uniune este responsabilă de solidele dizolvate care „dispar” din perspectiva spectatorilor; când în realitate, particulele devin foarte mici și ajung „acoperite” de foi de molecule de solvent, ceea ce le face imposibil de observat.

Sursa: Gabriel Bolívar

În schema de mai sus este reprezentată o schiță foarte generală a solvabilizării unei particule M. M poate fi un ion (M+) sau o moleculă; și S este molecula solventului, care poate fi orice compus în stare lichidă (deși poate fi și gazos).

Rețineți că M este înconjurat de șase molecule de S, care alcătuiesc ceea ce este cunoscut sub numele de sfera de solvatare primară. Alte molecule S la o distanță mai mare interacționează prin forțele Van der Waals cu primele, formând o sferă de solvabilitate secundară și așa mai departe până când nu este evidentă o anumită sortare..

Indice articol

  • 1 Procesul de rezolvare
  • 2 Aspecte energetice
  • 3 Interacțiuni intermoleculare
  • 4 Diferențe cu hidratarea
  • 5 Exemple
    • 5.1 Clorură de calciu
    • 5.2 Uree
    • 5.3 Azotat de amoniu
  • 6 Referințe

Procesul de rezolvare

Sursa: Gabriel Bolívar

Molecular, cum este procesul de solvatare? Imaginea de mai sus rezumă pașii necesari.

Moleculele solventului, care sunt de culoare albastră, sunt ordonate inițial, toate interacționând între ele (S-S); iar particulele de solut purpuriu (ioni sau molecule) fac același lucru cu interacțiuni puternice sau slabe M-M.

Pentru ca solvenția să aibă loc, atât solventul, cât și solutul trebuie să se extindă (a doua săgeată neagră) pentru a permite interacțiunile solut-solvent (M-S)..

Aceasta implică în mod necesar o scădere a interacțiunilor solut-solut și solvent-solvent; scădere care necesită energie și, prin urmare, acest prim pas este endoterm.

Odată ce solutul și solventul s-au extins molecular, cele două se amestecă și se schimbă în spațiu. Fiecare cerc violet din a doua imagine poate fi comparat cu cel din prima imagine.

O modificare a gradului de ordonare a particulelor poate fi detaliată în imagine; ordonat la început și dezordonat la sfârșit. În consecință, ultima etapă este exotermă, deoarece formarea noilor interacțiuni M-S stabilizează toate particulele din soluție..

Aspecte energetice

În spatele procesului de solvatare, există multe aspecte energetice care trebuie luate în considerare. În primul rând: interacțiuni S-S, M-M și M-S.

Când interacțiunile M-S, adică între solut și solvent, sunt mult mai mari (puternice și stabile) în comparație cu cele ale componentelor individuale, vorbim despre un proces de solvatare exotermă; și, prin urmare, energia este eliberată în mediu, care poate fi verificată prin măsurarea creșterii temperaturii cu un termometru.

Dacă, dimpotrivă, interacțiunile M-M și S-S sunt mai puternice decât interacțiunile M-S, atunci pentru a „extinde” vor avea nevoie de mai multă energie decât câștigă odată ce solvatarea este completă..

Se vorbește atunci despre un proces de solvatare endotermică. În acest caz, se înregistrează o scădere a temperaturii sau, în același timp, împrejurimile sunt răcite.

Există doi factori fundamentali care dictează dacă un dizolvat se dizolvă sau nu într-un solvent. Prima este schimbarea de entalpie a soluției (ΔHdis), așa cum tocmai s-a explicat, iar al doilea este schimbarea entropiei (ΔS) între dizolvat și dizolvat dizolvat. În general, ΔS este asociat cu creșterea tulburării menționată mai sus.

Interacțiuni intermoleculare

S-a menționat că solvatarea este rezultatul legăturii fizice și chimice dintre solut și solvent; Cu toate acestea, cât de exact sunt aceste interacțiuni sau uniuni?

Dacă solutul este un ion, M+, se produc așa-numitele interacțiuni ion-dipol (M+-S); și dacă este o moleculă, atunci vor exista interacțiuni dipol-dipol sau forțe de împrăștiere londoneze.

Când se vorbește despre interacțiunile dipol-dipol, se spune că există un moment dipol permanent în M și S. Astfel, regiunea M-bogată în electroni interact interacționează cu regiunea δ + săracă în electroni a S. dintre toate aceste interacțiuni este formarea mai multor sfere de solvabilitate în jurul lui M.

În plus, există un alt tip de interacțiune: coordonativa. Aici, moleculele S formează legături de coordonare (sau date) cu M, formând diverse geometrii.

O regulă fundamentală pentru memorarea și prezicerea afinității dintre solut și solvent este: egal se dizolvă egal. Prin urmare, substanțele polare se dizolvă foarte ușor în solvenți la fel de polari; și substanțele nepolare, se dizolvă în solvenți nepolari.

Diferențe cu hidratarea

Sursa: Gabriel Bolívar

Cum diferă solvatarea de hidratare? Cele două procese identice, cu excepția faptului că moleculele S, din prima imagine, sunt înlocuite cu cele ale apei, H-O-H.

În imaginea de sus puteți vedea un cation M+ înconjurat de șase molecule HDouăO. Rețineți că atomii de oxigen (de culoare roșie) sunt direcționați către sarcina pozitivă, deoarece este cel mai electronegativ și, prin urmare, are cea mai mare densitate negativă δ-.

În spatele primei sfere de hidratare, alte molecule de apă sunt grupate în jurul lor prin legături de hidrogen (OHDouă-OhDouă). Acestea sunt interacțiuni ion-dipol. Cu toate acestea, moleculele de apă pot forma și legături de coordonare cu centrul pozitiv, mai ales dacă sunt metalice..

Astfel, celebrele acvacomplexe, M (OHDouă)n. Deoarece n = 6 în imagine, cele șase molecule sunt orientate în jurul lui M într-un octaedru de coordonare (sfera internă de hidratare). În funcție de mărimea lui M+, magnitudinea încărcării sale și disponibilitatea sa electronică, această sferă poate fi mai mică sau mai mare.

Apa este probabil cel mai surprinzător solvent dintre toate: dizolvă o cantitate nemăsurată de substanțe dizolvate, este un solvent prea polar și are o constantă dielectrică anormal de ridicată (78,5 K).

Exemple

Trei exemple de solvatare în apă sunt menționate mai jos.

Clorura de calciu

Dizolvarea clorurii de calciu în apă eliberează căldură pe măsură ce cationii de Ca se solvatează.Două+ și anioni Cl-. Ca.Două+ se înconjoară cu un număr de molecule de apă egal sau mai mare de șase (CaDouă+-OhDouă).

La fel, Cl- este înconjurat de atomi de hidrogen, regiunea δ + a apei (Cl--HDouăSAU). Căldura eliberată poate fi utilizată pentru a topi mase de gheață.

Uree

În cazul ureei, este o moleculă organică cu structura HDouăN-CO-NHDouă. Când sunt solvatate, moleculele H.DouăSau formează legături de hidrogen cu cele două grupări amino (-NHDouă-OhDouă) și cu gruparea carbonil (C = O-HDouăSAU). Aceste interacțiuni sunt responsabile pentru marea sa solubilitate în apă..

De asemenea, dizolvarea sa este endotermă, adică răcește recipientul de apă unde este adăugat.

Nitrat de amoniu

Azotatul de amoniu, la fel ca ureea, este un solut care răcește soluția după solvarea ionilor săi. NH4+ este solvatat într-un mod similar cu CaDouă+, deși probabil pentru că este de geometrie tetraedrică are mai puține molecule de HDouăSau în jurul tău; și NU3- este solvatat la fel ca anionii Cl- (OHDouă-SAUDouăNU- HDouăSAU).

Referințe

  1. Glasstone S. (1970). Tratat de chimie și fizică. Aguilar, S.A., Madrid, Spania.
  2. Whitten, Davis, Peck și Stanley. Chimie. (Ed. A VIII-a). CENGAGE Învățare.
  3. Ira N. Levine. (2014). Principiile fizico-chimiei. Ediția a șasea. Mc Graw Hill.
  4. Dicționar Chemicool. (2017). Definiția Solvation. Recuperat de pe: chemicool.com
  5. Belford R. (s.f.). Procese de rezolvare. Chimie LibreTexte. Recuperat de pe: chem.libretexts.org
  6. Wikipedia. (2018). Rezolvarea. Recuperat de pe: en.wikipedia.org
  7. Hardinger A. Steven. (2017). Glosar ilustrat de chimie organică: rezolvare. Recuperat de la: chem.ucla.edu
  8. Surf Guppy. (s.f.). Procesul de rezolvare. Recuperat de pe: surfguppy.com

Nimeni nu a comentat acest articol încă.