イオン性化合物が極性溶媒に可溶であると思われる理由を説明する要因は何ですか?

イオン性化合物が極性溶媒に可溶であると思われる理由を説明する要因は何ですか?
Anonim

イオン性化合物は、いかなる極性溶媒にも常に溶解するわけではない。それらが可溶性であるかどうかは、溶媒(それが水または他のより極性の低い溶媒である場合)に依存する。

また、小さいサイズのイオン、および/または二重もしくは三重の電荷を有するイオン、およびアニオンと同様の大きさのカチオンによって構成されるイオン性化合物は、水に不溶であることが多い。

イオン化合物が水のような極性溶媒に実際に可溶であることが起こるとき、陽イオンと陰イオンの間の静電引力が非常に強いので食卓塩としての単純なイオン化合物は801 の温度を必要とするのでこれは説明に値する溶けます。

イオン格子を取り外すには高エネルギーの供給が必要です。 格子エンタルピー。この精力的な「支払い」は、次の理由によるエネルギーの「増加」によって部分的に補われます。 溶媒和エンタルピーこれは、すべてのイオンとそれを反対の極性で囲むことができる多くの溶媒分子との間の引力から生じる。

A 溶媒和イオン 電荷とサイズによって、溶媒分子のいくつかの殻で囲まれることがあります(「裸のイオン」の電荷が大きく、サイズが小さい場合は、溶媒分子の「雲」が大きくなります)。

イオン性物質の大部分は吸熱的に、すなわち溶媒および環境から熱エネルギーを自然に差し引くことによって水に溶解される。これは、格子エンタルピーが溶媒和エンタルピーより高いという証拠です。

そのため、イオン性物質の溶解度を説明し、その質問に答えるためには、2番目に決定的な要素が必要です。これは統計的なエントロピー因子物質を溶解することによって、運動、エネルギー、位置のエントロピーあるいは "ランダム性"が増加する。それは固体格子の非常に秩序のある構造から溶液の無秩序な気体型の構造への移行によるものである。混合物の構造は、混合されていないマクロ状態よりも高い統計的確率(同じ「混合」マクロ状態に対応する等価な立体配置または「ミクロ状態」の数によって測定される)を有する。

結晶系固体が溶媒に溶解するたびに、エントロピーは常に増加し、それは蒸発、昇華または拡散で起こる同じ種類の好ましいプロセスである。

エントロピーの寄与が溶解に伴うエンタルピー損失を補償するのに十分である場合、イオン化合物は最終的に溶媒に溶解する。

これは、自発的溶解の基準で定量的に解釈することができます。#Delta_sG#すなわち、溶解過程における自由エネルギーの変化、つまりギブスポテンシャルG =(H-TS)は負になるはずです。」

#Delta_sG = Delta_lH - TDelta_hS <0#

どこで #Delta_lH# 格子エンタルピー、正。 #Delta_hS# は溶媒和エントロピー差であり、絶対温度Tを掛けることによってエネルギー次元に変換されます。エントロピーの寄与 #-TDelta_hS# 温度が高いほど溶解に有利(負)です。したがって、イオン性化合物の最も一般的な動作は、温度が上がるにつれて溶けやすくなります。

逆に、それら自身を発熱的に溶解するそれらの化合物(#Delta_lH <0#)は格子エンタルピーを超える溶媒和エンタルピーを特徴とし、低温でも非常に溶解性である。