Tirpinimo procesas, skirtumai su hidratacija ir pavyzdžiai



The solvavimas fizikinė ir cheminė tirpalo dalelių ir tirpiklio sąveika tirpale. Tai skiriasi nuo tirpumo sąvokos, nes nėra kietos ir ištirpusių dalelių termodinaminės pusiausvyros..

Ši sąjunga yra atsakinga už ištirpusių kietųjų medžiagų „išnykimą“ žiūrovų atžvilgiu; kai iš tikrųjų, dalelės tampa labai mažos ir galiausiai „suvyniotos“ tirpiklių molekulių lapais, todėl jų neįmanoma stebėti.

Viršutiniame vaizde pateikiamas labai paprastas dalelės M solvavimo eskizas, M gali būti arba jonas (M+) arba molekulę; ir S yra tirpiklio molekulė, kuri gali būti bet kuris junginys skystoje būsenoje (nors jis taip pat gali būti dujinis).

Atkreipkite dėmesį, kad M yra apsuptas šešių S molekulių, kurios sudaro tai, kas žinoma kaip Pirminė solvavimo sritis. Kitos S molekulės didesniu atstumu sąveikauja su Van der Waals jėgomis su pirmuoju, suformuodamos antrinę solvacinę sferą ir pan. Tol, kol tam tikra tvarka nėra akivaizdi..

Indeksas

  • 1 Tirpinimo procesas
  • 2 Energetiniai aspektai
  • 3 Intermolekulinė sąveika
  • 4 Skirtumai su hidratacija
  • 5 Pavyzdžiai
    • 5.1 Kalcio chloridas
    • 5.2
    • 5.3 Amonio nitratas
  • 6 Nuorodos

Tirpinimo procesas

Molekuliškai, kaip yra solvavimo procesas? Aukščiau pateiktas vaizdas apibendrina būtinus veiksmus.

Tirpiklių molekulės, mėlynos spalvos, iš pradžių užsakomos sąveikaujant tarpusavyje (S-S); tirpalo dalelės (jonai arba molekulės), violetinės spalvos, daro tą patį su stipriomis arba silpnomis M-M sąveikomis.

Norint įvykti tirpimui, tirpiklis ir tirpiklis turi išplisti (antroji juoda rodyklė), kad būtų galima tirpiklių ir tirpiklių sąveika (M-S).

Tai būtinai reiškia tirpiklių tirpiklių ir tirpiklio-tirpiklio sąveikos sumažėjimą; sumažėjimas, kuriam reikalinga energija, ir todėl šis pirmasis žingsnis yra endoterminis.

Kai tirpiklis ir tirpiklis yra molekuliniu būdu išplėsti, jie abu susimaišo ir keičia vietas erdvėje. Kiekvienas raudonos spalvos apskritimas, esantis antrame paveikslėlyje, gali būti lyginamas su pirmuoju vaizdu.

Dalyje gali būti detalizuotas dalelių užsakymo laipsnio pokytis; įsakyta pradžioje ir netvarkinga pabaigoje. Todėl paskutinis etapas yra egzoterminis, nes naujų M-S sąveikų susidarymas stabilizuoja visas tirpinimo daleles..

Energetikos aspektai

Už solvavimo proceso yra daug energetinių aspektų, į kuriuos reikia atsižvelgti. Pirma: S-S, M-M ir M-S sąveikos.

Kai M-S sąveika, ty tarp tirpiklio ir tirpiklio, yra labai pranašesnė (stipri ir stabili), palyginti su atskirų komponentų, mes kalbame apie egzoterminį solvacijos procesą; todėl energija išleidžiama į terpę, kurią galima patikrinti matuojant temperatūros padidėjimą termometru.

Kita vertus, jei M-M ir S-S sąveika yra stipresnė už M-S sąveiką, tada „išplėsti“ jiems reikės daugiau energijos, nei jie įgis, kai baigsis solvavimas..

Tuomet kalbama apie endoterminio solvavimo procesą. Tokiu atveju užregistruojamas temperatūros sumažėjimas arba tas pats, aplinka yra atšaldoma.

Yra du pagrindiniai veiksniai, lemiantys, ar tirpiklis tirpiklyje ištirpsta, ar ne. Pirmasis yra ištirpimo entalpijos pakeitimas (ΔHdis), kaip ką tik buvo paaiškinta, ir antrasis yra entropijos (ΔS) pokytis tarp tirpių ir ištirpusių tirpiklių. Paprastai ΔS yra susijęs su aukščiau paminėtu sutrikimu.

Intermolekulinė sąveika

Minėta, kad solvavimas yra fizinės ir cheminės sąveikos tarp tirpiklio ir tirpiklio rezultatas; tačiau, kaip tiksliai yra šios sąveikos ar sąjungos?

Jei tirpiklis yra jonas, M+, atsiranda vadinamosios jonų-dipolio sąveikos (M+-S); ir jei tai yra molekulė, tada iš Londono atsiras dipolio-dipolio sąveika arba dispersijos jėgos.

Kai kalbame apie dipolio-dipolio sąveiką, sakoma, kad yra nuolatinis dipolio momentas M ir S. Taigi, M elektronų turtingas regionas δ- sąveikauja su prastu δ + S elektronų regionu. sąveika yra kelių solvacinių sferų susidarymas aplink M.

Be to, yra ir kitos sąveikos rūšys: koordinatorius. Čia, S formos molekulės koordinuoja (arba sukelia) ryšius su M, formuodamos skirtingas geometrijas.

Pagrindinė taisyklė, skirta įsiminti ir prognozuoti tirpiklio ir tirpiklio afinitetą: lygus ištirpsta iki lygios. Todėl poliarinės medžiagos poliariniuose tirpikliuose labai lengvai ištirpsta; ir apolinės medžiagos ištirpsta apoliniuose tirpikliuose.

Skirtumai su hidratacija

Kaip skiriasi solvacija nuo hidratacijos? Du identiški procesai, išskyrus tai, kad pirmojo vaizdo molekulės S yra pakeistos vandeniu H-O-H.

Viršutiniame paveikslėlyje galite matyti informaciją+ apsuptas šešių H molekulių2O. Atkreipkite dėmesį, kad deguonies atomai (raudoni) yra nukreipti į teigiamą krūvį, nes jis yra labiausiai elektronegatyvus ir todėl turi didžiausią neigiamą tankį δ-.

Už pirmosios hidratacijos sferos kitos vandens molekulės yra sugrupuotos vandenilio jungtimis (OH)2-OH2). Tai yra jonų-dipolio tipo sąveika. Tačiau vandens molekulės taip pat gali sudaryti koordinavimo ryšius su teigiamu centru, ypač jei jis yra metalinis.

Taigi, garsūs vandens kompleksai, M (OH)2)n. Kaip n = 6 vaizde, šešios molekulės yra orientuotos į M koordinatės oktaedrą (vidinę hidratacijos sferą). Priklausomai nuo M dydžio+, jos dydis ir jo elektroninis prieinamumas, minėta sritis gali būti mažesnė arba didesnė.

Tikriausiai vanduo yra pats nuostabiausias tirpiklis: ištirpsta nesuderinamas tirpiklių kiekis, jis yra per polinis tirpiklis ir jis yra neįprastai didelis dielektrinės konstanta (78,5 K)..

Pavyzdžiai

Toliau pateikiami trys solvavimo vandenyje pavyzdžiai.

Kalcio chloridas

Ištirpinant kalcio chloridą vandenyje, išsiskyrus Ca katijonams, išsiskiria šiluma2+ ir Cl anionai-. Ca2+ yra apsuptas kelių vandens molekulių, kurios yra lygios arba didesnės nei šešios (Ca2+-OH2).

Be to, Cl- yra apsuptas vandenilio atomų, δ + vandens srities (Cl--H2O). Išleista šiluma gali būti naudojama ledo masėms ištirpinti.

Úrea

Karbamido atveju tai yra organinė molekulė, turinti H struktūrą2N-CO-NH2. Kai tirpsta, H molekulės2Arba sudaro vandenilio tiltus su dviem amino grupėmis (-NH2-OH2) ir su karbonilo grupe (C = O-H)2O). Šios sąveikos yra atsakingos už didelį tirpumą vandenyje.

Be to, jo ištirpinimas yra endoterminis, ty jis atvėsina vandens talpyklą, kur ji yra pridėta.

Amonio nitratas

Amonio nitratas, kaip ir karbamidas, yra tirpalas, kuris atvėsina tirpinimą po jo jonų. NH4+ solvatai panašiai kaip Ca2+, nors tikriausiai dėl to, kad ji yra tetraedrinės geometrijos, ji turi mažiau H molekulių2Arba aplink jį; ir NO3- solvatai taip pat, kaip Cl anionai- (OH2-O2NO-H2O).

Nuorodos

  1. Glasstone S. (1970). Chemijos ir fizikos sutartis. Aguilar, S.A., Madridas, Ispanija.
  2. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Chemija (8-asis red.). Mokymosi mokymas.
  3. Ira N. Levine. (2014). Fizikochemijos principai. Šeštasis leidimas. Mc Graw kalnas.
  4. Chemicool žodynas. (2017). Tirpumo apibrėžimas Gauta iš: chemicool.com
  5. Belford R. (s.f.). Tirpinimo procesai. Chemija LibreTexts. Gauta iš: chem.libretexts.org
  6. Vikipedija. (2018). Tirpinimas Gauta iš: en.wikipedia.org
  7. Hardinger A. Steven. (2017). Iliustruotas organinės chemijos žodynas: tirpinimas. Gauta iš: chem.ucla.edu
  8. Surf Guppy. (s.f.). Tirpinimo procesas Gauta iš: surfguppy.com