Jakie czynniki opisują, dlaczego związki jonowe są prawdopodobnie rozpuszczalne w dowolnym rozpuszczalniku polarnym?

Związki jonowe nie zawsze są rozpuszczalne w dowolnym rozpuszczalniku polarnym. To zależy od rozpuszczalnika (jeśli jest to woda lub inny mniej polarny rozpuszczalnik), czy są rozpuszczalne, czy nie.

Również związki jonowe utworzone przez jony o małych rozmiarach i / lub jony z podwójnym lub potrójnym ładunkiem i kationy o podobnych wymiarach do anionu, są często nierozpuszczalne w wodzie.

Kiedy zdarza się, że związki jonowe są rzeczywiście rozpuszczalne w polarnym rozpuszczalniku, takim jak woda, jest to warte wyjaśnienia, ponieważ przyciąganie elektrostatyczne między jonami dodatnimi i ujemnymi jest tak silne, że prosty związek jonowy jako sól kuchenna wymaga temperatury 801 ° C stopić się.

Aby zlikwidować sieć jonową, która jest nazywana, konieczne jest dostarczenie dużej energii entalpia kratowa. Ta energetyczna „zapłata” jest częściowo kompensowana przez „zysk” energii z powodu entalpia solwatacyjna, wynikające z przyciągania pomiędzy każdym jonem a wieloma cząsteczkami rozpuszczalnika, które mogą go otaczać swoimi przeciwnymi biegunami.

ZA solwatowany jon może być otoczony przez kilka skorup cząsteczek rozpuszczalnika, w zależności od jego ładunku i rozmiaru (jeśli „nagi jon” ma wysoki ładunek i mały rozmiar, będzie przenosił większą „chmurę” cząsteczek rozpuszczalnika).

Większość substancji jonowych rozpuszcza się endotermicznie w wodzie, tj. Przez samorzutne odejmowanie energii cieplnej od rozpuszczalnika i środowiska. Jest to dowód na to, że entalpia sieci jest wyższa niż entalpia solwatacji.

Zatem drugi decydujący czynnik jest konieczny, aby wyjaśnić rozpuszczalność substancji jonowych i odpowiedzieć na pytanie. To jest statystyczne lubczynnik entropiczny„. Rozpuszczając substancję, następuje wzrost entropii lub„ przypadkowości ”ruchu, energii, pozycji, to jest z powodu przejścia z bardzo uporządkowanej struktury stałej sieci do nieuporządkowanej - struktury typu gazu - rozwiązania Struktura mieszanki ma wyższe statystyczne prawdopodobieństwo (mierzone liczbą równoważnych konfiguracji lub „mikrostatów” odpowiadających temu samemu „mieszanemu” makrostatowi) niż niezmieszany makrostat.

Zawsze występuje wzrost entropii, za każdym razem, gdy krystaliczna substancja stała rozpuszcza się w rozpuszczalniku i jest to ten sam rodzaj uprzywilejowanego procesu, który zachodzi przy odparowywaniu, sublimacji lub dyfuzji.

Związek jonowy ostatecznie rozpuszcza się w rozpuszczalniku, jeśli udział entropii jest wystarczający do skompensowania utraty entalpii, która towarzyszy rozpuszczaniu.

Można to przetłumaczyć ilościowo w kryterium spontanicznego rozpuszczenia: „# Delta_sG #, czyli zmienność energii swobodnej lub potencjał Gibbsa, G = (H-TS), dla procesu rozpuszczania, powinno być ujemne. ”We wzorach:

#Delta_sG = Delta_lH - TDelta_hS <0 #

gdzie # Delta_lH # to entalpia sieci, dodatnia; # Delta_hS # jest różnicą entropii entropii i jest konwertowana w wymiarach energii przez pomnożenie temperatury bezwzględnej T. Udział entropii # -TDelta_hS # jest równie korzystny (ujemny) do rozpuszczania, jak temperatura jest wysoka. Zatem najbardziej typowe zachowanie związków jonowych polega na zwiększeniu rozpuszczalności w miarę wzrostu temperatury.

I odwrotnie, związki, które rozpuszczają się egzotermicznie (#Delta_lH <0 #) charakteryzują się entalpią solwatacji, która przekracza entalpię sieci i są bardzo dobrze rozpuszczalne nawet w niskiej temperaturze.