กระบวนการละลายความแตกต่างด้วยความชุ่มชื้นและตัวอย่าง



solvation คือการรวมกันทางกายภาพและทางเคมีระหว่างอนุภาคที่ถูกละลายและตัวทำละลายในสารละลาย มันแตกต่างจากแนวคิดของการละลายในความจริงที่ว่าไม่มีความสมดุลทางอุณหพลศาสตร์ระหว่างของแข็งและอนุภาคที่ละลาย.

สหภาพนี้เป็นผู้รับผิดชอบต่อของแข็งที่ละลายอยู่ใน "หายไป" ในมุมมองของผู้ชม; เมื่อในความเป็นจริงอนุภาคมีขนาดเล็กมากและจบลงด้วย "ห่อ" โดยแผ่นของโมเลกุลตัวทำละลายซึ่งทำให้เป็นไปไม่ได้ที่จะสังเกตพวกเขา.

ในภาพด้านบนจะมีภาพร่างทั่วไปของการละลายของอนุภาค M แทน M สามารถเป็นได้ทั้งไอออน (M+) หรือโมเลกุล; และ S คือโมเลกุลตัวทำละลายซึ่งสามารถเป็นสารประกอบใด ๆ ในสถานะของเหลว (แม้ว่ามันจะเป็นก๊าซ).

โปรดทราบว่า M ถูกล้อมรอบด้วยโมเลกุลหกโมเลกุลของ S ซึ่งประกอบไปด้วยสิ่งที่เรียกว่า ทรงกลมการละลายหลัก. โมเลกุลอื่น ๆ ของ S ในระยะที่ไกลกว่านั้นมีผลกระทบต่อโดยกองกำลัง Van der Waals กับอดีตก่อตัวเป็นทรงกลมทรงกลมที่สองและต่อ ๆ ไปจนกระทั่งบางคำสั่งไม่ปรากฏชัด.

ดัชนี

  • 1 กระบวนการละลาย
  • 2 ด้านพลัง
  • 3 ปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุล
  • 4 ความแตกต่างกับความชุ่มชื้น
  • 5 ตัวอย่าง
    • 5.1 แคลเซียมคลอไรด์
    • 5.2 Úrea
    • 5.3 แอมโมเนียมไนเตรต
  • 6 อ้างอิง

กระบวนการละลาย

กระบวนการละลายโดยวิธีโมเลกุลคืออะไร? ภาพด้านบนสรุปขั้นตอนที่จำเป็น.

โมเลกุลของตัวทำละลายซึ่งเป็นสีน้ำเงินจะถูกจัดเรียงในขั้นต้นโดยการโต้ตอบกับแต่ละอื่น ๆ (S-S); และอนุภาค (อิออนหรือโมเลกุล) ของตัวถูกละลายสีม่วงทำเช่นเดียวกันกับปฏิกิริยาของ M-M ที่แรงหรืออ่อน.

เพื่อให้การละลายเกิดขึ้นทั้งตัวทำละลายและตัวถูกละลายจะต้องขยาย (ลูกศรสีดำที่สอง) เพื่อให้สามารถโต้ตอบกับตัวทำละลาย (M-S) ได้.

นี่หมายถึงการลดลงของการโต้ตอบตัวถูกละลายและตัวทำละลาย - ตัวทำละลาย; การลดลงที่ต้องใช้พลังงานและดังนั้นขั้นตอนแรกนี้คือการดูดความร้อน.

เมื่อตัวถูกละลายและตัวทำละลายขยายตัวในระดับโมเลกุลแล้วพวกมันจะผสมและแลกเปลี่ยนในอวกาศ แต่ละวงกลมสีม่วงในรูปภาพที่สองสามารถเปรียบเทียบกับวงกลมในรูปภาพแรกได้.

การเปลี่ยนแปลงของระดับการเรียงลำดับของอนุภาคสามารถแสดงรายละเอียดในภาพ สั่งในตอนแรกและไม่เป็นระเบียบในตอนท้าย เป็นผลให้ขั้นตอนสุดท้ายคือคายความร้อนเนื่องจากการก่อตัวของการโต้ตอบ M-S ใหม่ทำให้อนุภาคการละลายทั้งหมดคงที่.

ด้านพลังงาน

เบื้องหลังกระบวนการแก้ไขปัญหานั้นมีแง่มุมที่มีพลังมากมายที่ต้องนำมาพิจารณา ประการแรก: การโต้ตอบของ S-S, M-M และ M-S.

เมื่อปฏิกิริยา M-S กล่าวคือระหว่างตัวถูกละลายและตัวทำละลายนั้นเหนือกว่ามาก (แข็งแรงและเสถียร) เมื่อเปรียบเทียบกับส่วนประกอบแต่ละตัวเราพูดถึงกระบวนการละลายด้วยความร้อน ดังนั้นพลังงานจะถูกปล่อยเข้าสู่ตัวกลางซึ่งสามารถตรวจสอบได้โดยการวัดอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นด้วยเทอร์โมมิเตอร์.

หากในทางกลับกันการโต้ตอบ M-M และ S-S นั้นแข็งแกร่งกว่าการโต้ตอบ M-S ดังนั้นเพื่อ "ขยาย" พวกเขาจะต้องการพลังงานมากกว่าที่พวกเขาได้รับเมื่อการละลายสิ้นสุดลง.

จากนั้นจะพูดถึงกระบวนการแก้ปัญหาความร้อนโดยใช้ความร้อน ในกรณีนี้จะมีการบันทึกอุณหภูมิที่ลดลงหรือสิ่งเดียวกันสภาพแวดล้อมจะเย็นลง.

มีปัจจัยพื้นฐานสองประการที่บอกว่าตัวถูกละลายละลายหรือไม่อยู่ในตัวทำละลาย ประการแรกคือการเปลี่ยนแปลงของเอนทัลปีของการละลาย (ΔHโรค) ตามที่เพิ่งได้รับการอธิบายและที่สองคือการเปลี่ยนแปลงของเอนโทรปี (ΔS) ระหว่างตัวถูกละลายและตัวละลายที่ละลาย โดยทั่วไปแล้วΔSเกี่ยวข้องกับการเพิ่มขึ้นของความผิดปกติดังกล่าวข้างต้น.

ปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุล

มันบอกว่าการละลายเป็นผลมาจากการรวมกันทางกายภาพและทางเคมีระหว่างตัวถูกละลายและตัวทำละลาย; อย่างไรก็ตามการโต้ตอบหรือสหภาพเหล่านี้เป็นอย่างไร?

ถ้าตัวถูกละลายเป็นไอออน M+, ปฏิกิริยาที่เรียกว่าไอออนไดโพลเกิดขึ้น (M+-S); และถ้ามันเป็นโมเลกุลก็จะมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างไดโพลหรือไดโพลที่กระจายออกมาจากลอนดอน.

เมื่อเราพูดถึงปฏิสัมพันธ์ไดโพล - ไดโพลกล่าวกันว่ามีช่วงเวลาไดโพลถาวรใน M และ S ดังนั้นพื้นที่ที่อุดมด้วยอิเล็กตรอนδ-ของ M มีปฏิสัมพันธ์กับพื้นที่ที่ไม่ดีของอิเล็กตรอนδ + S ผลลัพธ์เหล่านี้ทั้งหมด ปฏิสัมพันธ์คือการก่อตัวของทรงกลมการละลายหลายรอบ M.

นอกจากนี้ยังมีการโต้ตอบอีกประเภทหนึ่งคือผู้ประสานงาน ที่นี่โมเลกุลของพันธะรูปแบบ S ประสานงาน (หรือรก) กับ M สร้างรูปทรงที่แตกต่างกัน.

กฎพื้นฐานในการจดจำและทำนายความสัมพันธ์ระหว่างตัวถูกละลายและตัวทำละลายคือ: เท่ากับละลายให้เท่ากับ. ดังนั้นสารขั้วโลกละลายได้ง่ายมากในตัวทำละลายขั้วโลก และสาร apolar ละลายในตัวทำละลาย apolar.

ความแตกต่างกับความชุ่มชื้น

การละลายแตกต่างจากความชุ่มชื้นอย่างไร? กระบวนการที่เหมือนกันสองกระบวนการยกเว้นว่าโมเลกุล S ของภาพแรกถูกแทนที่ด้วยน้ำ H-O-H.

ในภาพด้านบนคุณจะเห็นประจุบวก M+ ล้อมรอบด้วยโมเลกุล H หกตัว2O. โปรดทราบว่าอะตอมของออกซิเจน (สีแดง) พุ่งตรงไปยังประจุบวกเพราะมันเป็นอิเลคโตรเนกาติตีมากที่สุดและมีความหนาแน่นติดลบสูงสุดδ-.

ด้านหลังทรงกลมไฮเดรชั่นแรกโมเลกุลน้ำอื่น ๆ จะถูกจัดกลุ่มด้วยพันธะไฮโดรเจน (OH)2-OH2) เหล่านี้คือการโต้ตอบประเภทไอออน - ไดโพล อย่างไรก็ตามโมเลกุลของน้ำยังสามารถสร้างพันธะประสานงานกับจุดศูนย์กลางที่เป็นบวกโดยเฉพาะอย่างยิ่งถ้าเป็นโลหะ.

ดังนั้น aquocomplexes ที่มีชื่อเสียง M (OH)2)n. ในฐานะที่เป็น n = 6 ในภาพโมเลกุลทั้งหกจะถูกวางตัวรอบ M ในรูปแปดด้านของการประสานงาน (ทรงกลมด้านในของความชุ่มชื้น) ขึ้นอยู่กับขนาดของ M+, ขนาดของประจุและความพร้อมใช้งานทางอิเล็กทรอนิกส์กล่าวว่าทรงกลมอาจมีขนาดเล็กลงหรือใหญ่ขึ้น.

น้ำอาจเป็นตัวทำละลายที่น่าประหลาดใจที่สุด: ละลายตัวละลายในปริมาณที่ไม่สามารถเทียบเคียงได้มันเป็นขั้วของตัวทำละลายมากเกินไปและมีค่าคงที่ไดอิเล็กทริกสูงผิดปกติ (78.5 K).

ตัวอย่าง

ด้านล่างเป็นตัวอย่างการละลายในน้ำ.

แคลเซียมคลอไรด์

โดยการละลายแคลเซียมคลอไรด์ในน้ำความร้อนจะถูกปล่อยออกมาเมื่อ Ca cation ถูกละลาย2+ และแอนไอออน Cl-. แคลิฟอร์เนีย2+ ถูกล้อมรอบด้วยโมเลกุลของน้ำจำนวนหนึ่งเท่ากับหรือมากกว่าหก (Ca2+-OH2).

นอกจากนี้ Cl- ล้อมรอบด้วยอะตอมไฮโดรเจน, region + ภูมิภาคของน้ำ (Cl--H2O) ความร้อนที่ปล่อยออกมาสามารถใช้ในการละลายมวลน้ำแข็ง.

ยูเรีย

สำหรับกรณีของยูเรียมันเป็นโมเลกุลอินทรีย์ที่มีโครงสร้างเอช2N-CO-NH2. เมื่อละลายแล้วโมเลกุล H2หรือสร้างสะพานไฮโดรเจนด้วยสองกลุ่มอะมิโน (-NH)2-OH2) และกับกลุ่มคาร์บอนิล (C = O-H)2O) ปฏิกิริยาเหล่านี้มีความรับผิดชอบต่อการละลายได้ดีเยี่ยมในน้ำ.

นอกจากนี้การละลายของมันก็คือการดูดความร้อนนั่นคือมันจะทำให้ความเย็นของภาชนะบรรจุน้ำเพิ่มขึ้น.

แอมโมเนียมไนเตรต

แอมโมเนียมไนเตรตเช่นยูเรียเป็นตัวถูกละลายที่ทำให้การละลายเย็นลงหลังจากการละลายของไอออน NH4+ ละลายในลักษณะที่คล้ายคลึงกับ Ca2+, แม้ว่าอาจเป็นเพราะรูปทรงเรขาคณิตของ tetrahedral แต่ก็มีโมเลกุล H น้อยกว่า2หรือรอบ ๆ เขา และหมายเลข3- ละลายในลักษณะเดียวกับ Cl anions- (OH2-O2ไม่2O).

การอ้างอิง

  1. Glasstone S. (1970) สนธิสัญญาเคมีและฟิสิกส์ Aguilar, S.A. , Madrid, Spain.
  2. Whitten, Davis, Peck & Stanley เคมี (8th ed.) CENGAGE การเรียนรู้.
  3. Ira N. Levine (2014) หลักการทางเคมีฟิสิกส์ ฉบับที่หก Mc Graw Hill.
  4. พจนานุกรมเคมีคูล (2017) ความหมายของการละลาย ดึงมาจาก: chemicool.com
  5. Belford R. (s.f. ) กระบวนการละลาย เคมีเคมี ดึงมาจาก: chem.libretexts.org
  6. วิกิพีเดีย (2018) ซอลเวชัน สืบค้นจาก: en.wikipedia.org
  7. Hardinger A. Steven (2017) คำศัพท์ที่แสดงภาพประกอบของเคมีอินทรีย์: การละลาย สืบค้นจาก: chem.ucla.edu
  8. ท่อง Guppy ( N.d. ) กระบวนการละลาย ดึงมาจาก: surfguppy.com