Solvationsprocess, skillnader med hydratisering och exempel



den solvatisering är den fysikaliska och kemiska föreningen mellan lösliga partiklar och lösningsmedel i en lösning. Det skiljer sig från begreppet löslighet i det faktum att det inte finns någon termodynamisk jämvikt mellan ett fast ämne och dess upplösta partiklar.

Denna union är ansvarig för de upplösta fastämnena "försvinner" med tanke på åskådarna; i själva verket blir partiklarna mycket små och slutar "förpackas" av ark av lösningsmedelsmolekyler, vilket gör det omöjligt att observera dem.

I den övre bilden representeras en mycket generell skiss av solvationen av en partikel M. M kan vara antingen en jon (M+) eller en molekyl; och S är lösningsmedelsmolekylen, vilken kan vara vilken som helst förening i flytande tillstånd (även om den också kan vara gasformig).

Observera att M är omgiven av sex molekyler S, som utgör det som är känt som Primär solvations sfär. Andra molekyler S på större avstånd interagerar med Van der Waals-krafterna med det förra, bildar en sekundär solvationssfär, och så vidare tills någon ordning inte är uppenbar..

index

  • 1 Solvationsprocess
  • 2 energiska aspekter
  • 3 Intermolekylära interaktioner
  • 4 Skillnader med hydratisering
  • 5 exempel
    • 5,1 kalciumklorid
    • 5.2 urea
    • 5.3 Ammoniumnitrat
  • 6 referenser

Solvationsprocessen

Molekylärt, hur är lösningen? Bilden ovan summerar de nödvändiga stegen.

Lösningsmolekylerna, blå i färg, beställs initialt genom att interagera med varandra (S-S); och partiklarna (joner eller molekyler) av lösningsmedel, av lila färg, gör detsamma med starka eller svaga M-M-interaktioner.

För att lösningen ska uppstå måste både lösningsmedel och lösningsmedel expandera (andra svarta pilen) för att möjliggöra lösningsmedel-lösningsmedelsinteraktioner (M-S).

Detta innebär nödvändigtvis en minskning av lösningen av lösningsmedel och lösningsmedel-lösningsmedel minska som kräver energi, och därför är detta första steg endotermt.

När lösningen och lösningsmedlet har utvidgats molekylärt blandar och binder båda platserna i rymden. Varje lila cirkel i den andra bilden kan jämföras med den i den första bilden.

En förändring i partikelbeställningsgraden kan beskrivas i bilden; beställdes i början och störd i slutet. Som ett resultat är det sista steget exotermt, eftersom bildandet av de nya M-S-interaktionerna stabiliserar alla upplösningspartiklarna.

Energi aspekter

Bakom lösenprocessen finns det många energiska aspekter som måste beaktas. För det första: S-S, M-M och M-S-interaktioner.

När M-S-interaktionerna, det vill säga mellan lösningsmedlet och lösningsmedlet, är mycket överlägsna (starka och stabila) jämfört med de enskilda komponenternas, talar vi om en exoterm solvationsprocess; och därför släpps energi ut i mediet, vilket kan kontrolleras genom mätning av temperaturökningen med en termometer.

Om däremot M-M och S-S-interaktionerna är starkare än M-S-interaktionerna, då att "expandera" de behöver mer energi än de får när lösningen slutar..

Det talas då om en process av endoterm solvation. Detta är fallet, en temperaturnedgång registreras, eller vad som är samma, kyles omgivningen.

Det finns två grundläggande faktorer som dikterar om ett lösningsmedel löser upp eller inte i ett lösningsmedel. Den första är förändringen av entalpy av upplösning (ΔHdis), som just har förklarats, och den andra är förändringen i entropi (ΔS) mellan lösningen och det upplösta lösta ämnet. I allmänhet är ΔS associerad med ökningen i störning som nämnts ovan.

Intermolekylära interaktioner

Det nämndes att solvation är resultatet av den fysiska och kemiska föreningen mellan lösningsmedlet och lösningsmedlet; hur exakt är dessa interaktioner eller fackföreningar?

Om lösningen är en jon, M+, de så kallade jon-dipol-interaktionerna uppträder (M+-S); och om det är en molekyl, kommer det att finnas dipole-dipol interaktioner eller dispersionskrafter från London.

När man talar om dipol-dipol-interaktioner, är det sagt att det finns en permanent dipolmoment M och S. Sålunda elektronrika regionen av M δ- interagerar med elektron fattig region δ + S. Resultatet av alla dessa interaktioner är bildandet av flera solvationsfält runt M.

Dessutom finns det en annan typ av interaktioner: samordnaren. Här kopplar molekylerna av S-formningskoordination (eller dativ) med M, som bildar olika geometrier.

En grundläggande regel för att memorera och förutsäga affiniteten mellan lösningsmedlet och lösningsmedlet är: lika lös upp till lika. Därför löser polära ämnen mycket enkelt i polära lösningsmedel; och de apolära ämnena löses i apolära lösningsmedel.

Skillnader med hydratisering

Hur skiljer sig lösningen från hydratisering? De två identiska processerna, förutom att molekylerna S, av den första bilden, är substituerade med de av vatten, H-O-H.

I den övre bilden kan du se en M katjon+ omgiven av sex H molekyler2O. Observera att syreatomerna (röda) riktas mot den positiva laddningen, eftersom den är den mest elektronegativa och därför har den högsta negativa densiteten δ-.

Bakom den första hydratiseringssfären grupperas andra vattenmolekyler kring vätebindningar (OH2-OH2). Dessa är jon-dipol-typinteraktioner. Vattenmolekyler kan emellertid även bilda koordinationsbindningar med det positiva centret, speciellt om det är metalliskt.

Således är de berömda aquokomplexen, M (OH2)n. Som n = 6 i bilden är de sex molekylerna orienterade runt M i en oktaedron av samordning (den inre hydratiseringssfären). Beroende på storleken på M+, storleken på dess laddning och dess elektroniska tillgänglighet kan nämnda sfär vara mindre eller större.

Vatten är kanske det mest slående av allt lösningsmedel: upplöser en inkommensurabla lösta ämnen är alltför polärt lösningsmedel och har en hög dielektrisk konstant onormalt (78,5 K).

exempel

Nedan finns tre exempel på solvation i vatten.

Kalciumklorid

Genom att lösa upp kalciumklorid i vatten frigörs värme när Ca-katjoner är solvaterade2+ och Cl anjoner-. Ca2+ är omgiven av ett antal vattenmolekyler lika med eller större än sex (Ca2+-OH2).

Även Cl- är omgiven av väteatomer, 5 + regionen av vatten (Cl--H2O). Den släppta värmen kan användas för att smälta ismassor.

karbamid

För uretan är det en organisk molekyl med struktur H2N-CO-NH2. När solvatiserades, H-molekylerna2Eller bilda vätebroar med de två aminogrupperna (-NH2-OH2) och med karbonylgruppen (C = 0-H)2O). Dessa interaktioner är ansvariga för dess stora löslighet i vatten.

Också dess upplösning är endoterm, dvs det kyler vattenbehållaren där den tillsätts.

Ammoniumnitrat

Ammoniumnitrat, som urea, är ett lösningsmedel som kyler upplösningen efter solvensionen av dess joner. NH4+ solvat på ett liknande sätt som Ca2+, fastän den förmodligen är av tetrahedral geometri, har den mindre H-molekyler2Eller omkring honom; och NO3- solvat på samma sätt som Cl anjoner- (OH2-O2NO-H2O).

referenser

  1. Glasstone S. (1970). Kemiska och fysiska fakulteten. Aguilar, S.A., Madrid, Spanien.
  2. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kemi. (8: e upplagan). CENGAGE Learning.
  3. Ira N. Levine. (2014). Principer för fysikekemi. Sjätte upplagan. Mc Graw Hill.
  4. Chemicool Dictionary. (2017). Definition av Solvation Hämtad från: chemicool.com
  5. Belford R. (s.f.). Solvationsprocesser. Kemi LibreTexts. Hämtad från: chem.libretexts.org
  6. Wikipedia. (2018). Solvatisering. Hämtad från: en.wikipedia.org
  7. Hardinger A. Steven. (2017). Illustrerad ordlista för organisk kemi: Solvation. Hämtad från: chem.ucla.edu
  8. Surf Guppy. (N.D.). Solvensprocessen Hämtad från: surfguppy.com