Solvation

Vad är solvationen?

De Solvation Det är den fysiska och kemiska föreningen mellan lösta och lösningsmedelspartiklar i en lösning. Det skiljer sig från begreppet löslighet i det faktum att det inte finns någon termodynamisk balans mellan ett fast och dess upplösta partiklar.

Denna fackförening ansvarar för de upplösta fasta ämnena "försvinner" med tanke på åskådarna; När i verkligheten blir partiklarna mycket små och slutar "insvept" av lösningsmedelsmolekyler, vilket gör dem omöjliga att observera dem.

I den övre bilden representeras en mycket allmän skiss av solvationen av en partikel M. M kan vara okej (m⁺) eller en molekyl; Och S är lösningsmedelsmolekylen, som kan vara vilken förening som helst i flytande tillstånd (även om det också kan vara gas).

Observera att M är omgiven av sex s, som utgör vad som kallas Primär solvationsfär. Andra M -molekyler på ett högre avstånd interagerar av van der Waals -styrkor med de förstnämnda, bildar en sekundär lösningsområde, och så vidare tills någon beställning är uppenbar.

Solvationsprocess

Källa: Gabriel Bolívar

Molekylärt, hur är solvationsprocessen? Den övre bilden sammanfattar de nödvändiga stegen.

Lösningsmedelsmolekylerna, blå, beordras initialt att interagera med varandra (S-S); Och partiklarna (joner eller molekyler) av lösta ämnen, lila, gör samma sak med starka eller svaga M-M-interaktioner.

För att få solvationen att inträffa måste både lösningsmedel och lösta ämnen expandera (andra svart pil) för att möjliggöra interaktioner mellan lösta tjänster (M-S) (M-S).

Detta innebär nödvändigtvis en minskning av interaktioner mellan lösningar och lösningsmedel och lösningsmedel; Minska som kräver energi, och därför är detta första steg endotermiskt.

När lösningsmedlet och lösningsmedlet har expanderat molekylärt, blandar och byter plats i rymden i rymden. Varje lila cirkel av den andra bilden kan jämföras med den för den första bilden.

Kan tjäna dig: kalcium: egenskaper, struktur, erhålla, användningar

En förändring i graden av ordning av partiklarna kan beskrivas i bilden; beställde i början och rörigt i slutet. Som en konsekvens är det sista steget exotermiskt, eftersom bildningen av de nya interaktionerna stabiliserar alla partiklar i lösningen.

Energiaspekter

Bakom solvationsprocessen finns det många energiaspekter som måste beaktas. Först: interaktionerna S-S, M-M och M-S.

När M-S-interaktioner, det vill säga mellan det lösta ämnet och lösningsmedlet, är de mycket överlägsna (starka och stabila) jämfört med de för de enskilda komponenterna, talas om en exoterm lösningsprocess; Och därför släpps energi till miljön, som kan verifieras genom att mäta temperaturökningen med en termometer.

Om, tvärtom, interaktioner M-M och S-S är starkare än M-S, kommer att "expandera" att behöva mer energi än den de tjänar när solminaterna kulminerar.

Det är sedan prat om en endoterm lösningsprocess. Som detta fall finns det en minskning av temperaturen, eller vad som är detsamma, omgivningen cool.

Det finns två grundläggande faktorer som härskar om ett lösta ämnet upplöses i ett lösningsmedel eller inte. Den första är förändringen av lösning av upplösning (ΔH_Dis), Som förklarats, och den andra är förändringen av entropi (ΔS) mellan det lösta ämnet och det upplösta lösta ämnet. I allmänhet är ΔS associerad med ökningen av störningar som också nämns ovan.

Intermolekylär interaktioner

Det nämndes att solvationen är resultatet av den fysiska och kemiska föreningen mellan lösta ämnet och lösningsmedlet; Hur exakt är dessa interaktioner eller fackföreningar dock?

Om lösta ämnet är en jon, m⁺, De så kallade jon-dipolo-interaktioner produceras (m⁺-S); Och om det är en molekyl kommer det att finnas dipol-dipolo-interaktioner eller London-spridningskrafter.

Kan tjäna dig: cyklohexan: struktur, användningar, konformationer

När man pratar om dipolo-dipolo-interaktioner sägs det att det finns ett permanent dipolmoment i M och S. Således interagerar regionen som är rik på elektroner Δ- av m med den dåliga regionen av elektron Δ+ av s. Resultatet av alla dessa interaktioner är bildandet av flera solvationssfärer runt M.

Dessutom finns det andra typer av interaktioner: koordinativet. Här är molekylerna i S -formkoordinationslänkar (eller dativ) med M, som bildar olika geometrier.

En grundläggande regel för att memorera och förutsäga affiniteten mellan lösta ämnet och lösningsmedlet är: lika upplöses lika. Därför upplöses polära ämnen med stor lätthet i lösningsmedel lika polära; och apolära ämnen, upplöses i apolära lösningsmedel.

Skillnader mellan solvation och hydrering

Källa: Gabriel Bolívar

Hur skiljer sig lösningen av hydratisering? De två identiska processerna, utom för att S, av den första bilden, ersätts av vatten, h-o-h.

I den överlägsna bilden kan du se en katjon m⁺ omgiven av sex H -molekyler₂ANTINGEN. Observera att syre (röda) atomer är riktade till positiv belastning, eftersom det är det mest elektronegativa och därför har den största negativa densiteten 5-.

Bakom den första hydreringsfären grupperas andra vattenmolekyler runt av vätebroar (OH₂-Åh₂). Dessa är jon-dipolo-typinteraktioner. Vattenmolekyler kan emellertid också bilda koordinationsbindningar med det positiva centrumet, särskilt om det är metalliskt.

Således de berömda aquocomplejos, m (OH₂)_n. Som n = 6 i bilden är de sex molekylerna orienterade runt m i en oktaedron för koordination (den inre hydreringsfären). Beroende på storleken på M⁺, Storleken på dess last och dess elektroniska tillgänglighet sa att sfären kan vara mindre eller större.

Kan tjäna dig: Chrome Oxide (III): Struktur, nomenklatur, egenskaper, användningar

Vatten är kanske det mest överraskande lösningsmedlet av alla: det löser upp en oändlig mängd lösta ämnen, det är ett lösningsmedel för polärt och har en onormalt hög dielektrisk konstant (78.5 K).

Exempel på lösning

Nedan följer tre exempel på solvation i vatten.

Kalciumklorid

Vid upplösning av kalciumklorid i vatten frigörs värme när CA -katjonerna löses²⁺ och CL -anjoner^-. Ca²⁺ Det är omgivet av ett antal vattenmolekyler lika med eller större än sex (CA²⁺-Åh₂).

Också cl^- Det är omgivet av väteatomer, Δ+ -regionen i vattnet (Cl^--H₂ANTINGEN). Värmen som släpps kan användas för ismassor som smälter.

Urea

När det gäller urea är det en organisk molekyl med H -struktur₂N-co-nh₂. När du löser, H -molekyler₂O bildar vätebroar med de två aminggrupperna (-NH₂-Åh₂) och med karbonylgruppen (c = o- h₂ANTINGEN). Dessa interaktioner är ansvariga för deras stora löslighet i vatten.

Även dess upplösning är endotermisk, det vill säga den kyler vattenbehållaren där den läggs till.

Ammoniumnitrat

Ammoniumnitrat, som urea, är ett lösta ämnet som kyler upplösningen efter solvationen av dess joner. Nh₄⁺ Solvata på samma sätt som CA²⁺, Även om det förmodligen är att det är tetraedral geometri har mindre H -molekyler₂Eller runt honom; Och nej₃^- Solvata på samma sätt som CL -anjoner^- (Åh₂-ANTINGEN₂No- h₂ANTINGEN).

Referenser

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kemi. (8: e upplagan.). Cengage Learning.
2. Belford r. (s.F.). Solvationsprocesser. Kemi librettexts. Återhämtad från: kem.Librettexts.org
3. Guppy surf. (s.F.). Solvationsprocessen. Hämtad från: surfgupy.com