A szolvatációs folyamat, a hidratálódási különbségek és a példák

az szolvatációját az oldott részecskék és az oldószer fizikai és kémiai összefüggése az oldatban. Az oldhatóság fogalmától eltér az a tény, hogy nincs szilárd és nem oldódó részecskék közötti termodinamikai egyensúly..

Ez az unió felelős az oldott szilárd anyagok "eltűnéséért" a nézők miatt; amikor valójában a részecskék nagyon kicsiek, és az oldószer-molekulák lapjaiból "becsomagolják", ami lehetetlenné teszi őket..

A felső képen az M részecskék szolvatálásának nagyon általános vázlata látható, M lehet ion (M⁺) vagy molekula; és S az oldószer-molekula, amely lehet bármilyen vegyület folyékony állapotban (bár lehet gázalakú is)..

Ne feledje, hogy M-et hat S molekula veszi körül, amelyek alkotják az úgynevezett Elsődleges szolvatációs gömb. Más S molekulák nagyobb távolságban kölcsönhatásba lépnek Van der Waals erőkkel az előbbivel, másodlagos szolvatációs gömböt képezve, és így tovább, amíg egy bizonyos sorrend nem nyilvánvaló..

index

• 1 Szolvatációs folyamat
• 2 Energetikai szempontok
• 3 Intermolekuláris kölcsönhatások
• 4 A hidratáció különbségei
• 5 Példák
  • 5.1 Kalcium-klorid
  • 5.2 Úrea
  • 5.3 Ammónium-nitrát
• 6 Referenciák

Szolvatációs folyamat

Molekulárisan hogyan működik a szolvatációs folyamat? A fenti kép összefoglalja a szükséges lépéseket.

A kék színű oldószer-molekulákat kezdetben egymással kölcsönhatásba rendezik (S-S); és az oldott, lila színű részecskék (ionok vagy molekulák) ugyanolyan erős vagy gyenge M-M kölcsönhatásokkal járnak.

A szolvatáció előfordulásához mind az oldószer, mind az oldott anyagnak ki kell terjednie (második fekete nyíl), hogy lehetővé tegye az oldott oldószer kölcsönhatásokat (M-S)..

Ez szükségszerűen csökkenti az oldott anyag és az oldószer-oldószer kölcsönhatásokat; csökkenés, amely energiát igényel, és ezért ez az első lépés endoterm.

Miután az oldott anyagot és az oldószert molekulárisan bővítették, mindketten összekeverik és helyet cserélnek az űrben. Minden második lila kör a második képen összehasonlítható az első képben található körrel.

A részecskék rendezési fokának változása részletesen a képen látható; elején rendelték, és a végén rendezetlenek voltak. Ennek következtében az utolsó lépés exoterm, mivel az új M-S kölcsönhatások kialakulása stabilizálja az összes oldódási részecskét.

Energia szempontok

A szolvatációs folyamat mögött számos energetikai szempontot kell figyelembe venni. Először: az S-S, az M-M és az M-S kölcsönhatások.

Amikor az M-S kölcsönhatások, azaz az oldott anyag és az oldószer között nagyon jóak (erősek és stabilak) az egyes komponensekhez képest, akkor egy exoterm szolvatációs folyamatról beszélünk; és így az energiát a közegbe szabadítják fel, amelyet egy hőmérővel ellenőrizni lehet.

Másrészt, ha az M-M és az S-S kölcsönhatások erősebbek az M-S kölcsönhatásoknál, akkor "bővítésre" több energiára lesz szükségük, mint amennyit a szolvatáció véget ér..

Ezután az endotermikus szolvatációs folyamatról beszélünk. Ebben az esetben a hőmérséklet csökkenése rögzül, vagy ami ugyanaz, a környezet hűti.

Két alapvető tényező határozza meg, hogy az oldott anyag oldódik-e vagy sem. Az első az oldódási entalpia változása (ΔH_dis), amint azt az előzőekben ismertettük, és a második az entrópia (ΔS) változása az oldott és az oldott oldott anyag között. Általában az AS a fentebb említett rendellenesség növekedésével jár.

Intermolekuláris kölcsönhatások

Megemlítettük, hogy a szolvatáció az oldott anyag és az oldószer közötti fizikai és kémiai összefüggés eredménye; azonban, hogy pontosan ezek a kölcsönhatások vagy szakszervezetek?

Ha az oldott anyag ion, akkor M⁺, az úgynevezett ion-dipol kölcsönhatások (M⁺-S); és ha ez egy molekula, akkor lesz dipol-dipol kölcsönhatás vagy diszperziós erők Londonból.

Amikor a dipol-dipol kölcsönhatásokról beszélünk, azt mondják, hogy az M és S állandó dipólus pillanata van. Így az M 5 elektron-gazdag régió kölcsönhatásba lép a δ + S elektronok szegény régiójával. az interakciók több szolvatációs gömb képződése az M körül.

Továbbá létezik egy másik típusú interakció is: a koordinátor. Itt az S molekulák összehangolják (vagy származtatják) az M-et, különböző geometriákat képezve.

Alapvető szabály az oldott anyag és az oldószer közötti affinitás memorizálására és előrejelzésére: egyenlőre oldódik. Ezért a poláris anyagok nagyon könnyen oldódnak poláris oldószerekben; és az apoláris anyagok apoláris oldószerekben oldódnak.

A hidratáció különbségei

Hogyan különbözik a szolvatáció a hidratációtól? A két azonos eljárás, kivéve, hogy az első kép S molekulái vízzel, H-O-H-vel vannak helyettesítve.

A felső képen látható egy információ⁺ hat H molekula körülvéve₂O. Megjegyezzük, hogy az oxigénatomok (piros) a pozitív töltés felé irányulnak, mert ez a legtöbb elektronegatív és ezért a legnagyobb negatív sűrűsége δ.-.

Az első hidratációs gömb mögött más vízmolekulák hidrogénkötésekkel vannak csoportosítva (OH₂-OH₂). Ezek ion-dipol típusú kölcsönhatások. A vízmolekulák azonban koordinációs kötéseket is képezhetnek a pozitív centrummal, különösen ha fémes.

Így a híres aquocomplexek, M (OH₂)_n. Ahogy n = 6 a képen, a hat molekula M koordinátáján egy koordináció (a hidratáció belső gömbje) körül van. Az M méretétől függően⁺, a töltés nagysága és elektronikus hozzáférhetősége, az említett gömb kisebb vagy nagyobb lehet.

A víz talán a legmeglepőbb oldószer: oldhatatlan mennyiségű oldott anyagot old meg, túl poláris oldószer, és abnormálisan magas dielektromos állandóval rendelkezik (78,5 K).

Példák

Az alábbiakban három példa a vízben való szolvatálásra.

Kalcium-klorid

A kalcium-klorid vízben való feloldásával a hő kinyerhető, amikor a Ca kationokat szolvatáljuk²⁺ és Cl anionok^-. A Ca²⁺ számos vízmolekulát vesz körül, amely hat vagy nagyobb (Ca²⁺-OH₂).

A Cl^- hidrogénatomokkal, a víz 8 + régiójával (Cl^--H₂O). A felszabaduló hő felhasználható a jégtömeg megolvasztására.

karbamid

A karbamid esetében ez egy szerves molekula, amelynek szerkezete H₂N-CO-NH₂. Szolvatált állapotban a H molekulák₂Vagy hidrogén hidakat képezhetünk a két aminocsoporttal (-NH₂-OH₂) és a karbonilcsoporttal (C = O-H)₂O). Ezek a kölcsönhatások felelősek a vízben való nagy oldhatóságért.

Az oldódás endotermikus is, vagyis hűti a vizetartályt, ahol hozzáadják.

Ammónium-nitrát

Az ammónium-nitrát, mint a karbamid, olyan oldott anyag, amely ionok szolvatálása után lehűti az oldódást. Az NH₄⁺ szolvátok a Ca-hoz hasonló módon²⁺, bár valószínűleg azért, mert tetraéderes geometriája van, kevesebb H-molekulával rendelkezik₂Vagy körülötte; és az NO₃^- szolvátok ugyanúgy, mint a Cl anionok^- (OH₂-O₂NO-H₂O).

referenciák

1. Glasstone S. (1970). Kémia és fizika. Aguilar, S.A., Madrid, Spanyolország.
2. Whitten, Davis, Peck és Stanley. Kémia. (8. kiadás). CENGAGE Tanulás.
3. Ira N. Levine. (2014). A fiziko-kémia alapelvei. Hatodik kiadás. Mc Graw-hegy.
4. Chemicool szótár. (2017). A szolvatáció meghatározása Lap forrása: chemicool.com
5. Belford R. (s.f.). Szolvatációs folyamatok. Kémia LibreTexts. Lap forrása: chem.libretexts.org
6. Wikipedia. (2018). Szolvatációját. Lap forrása: en.wikipedia.org
7. Hardinger A. Steven. (2017). A szerves kémia illusztrált szószedete: szolvatáció. Lap forrása: chem.ucla.edu
8. Surf Guppy. (N.d.). A szolvatáció folyamata Visszaváltva: surfguppy.com