אילו גורמים מתארים מדוע תרכובות יוניות הן מסיסות לכאורה בכל ממיס קוטבי?

אילו גורמים מתארים מדוע תרכובות יוניות הן מסיסות לכאורה בכל ממיס קוטבי?
Anonim

תרכובות יוניות אינן תמיד מסיסות בכל קוטב ממס. זה תלוי ממס (אם זה מים או אחר פחות קוטבי ממס) אם הם מסיסים או לא.

כמו כן, תרכובות יוניות שנוצרו על ידי יונים בגודל קטן, ו / או יונים עם תשלום כפול או משולש, קטיונים עם מימדים דומים לאניון, הם לעתים קרובות מסיס במים.

כאשר זה קורה כי תרכובות יוניות הוא מסיס למעשה מסיס קוטבי כמו מים, זה ראוי להסבר, כי האטרקציה האלקטרוסטטית בין יונים חיוביים ושליליים הוא חזק כל כך תרכובת יונית פשוטה כמו מלח שולחן דורש טמפרטורה של 801 מעלות צלזיוס כדי להתמוסס.

אספקת אנרגיה גבוהה יש צורך לרדת מן הסריג היוני, זה נקרא אנתלפיה סריג. זה "אנרגטי" תשלום הוא פיצוי חלקית על ידי אנרגיה "רווח" עקב אנתלפיה, הנובעת משיכה בין כל יון לבין מולקולות ממס רבים שיכולים להקיף אותו עם קוטביות הפוכה שלהם.

א יון מפולפל יכול להיות מוקף כמה פגזים של מולקולות ממס, בהתאם לגובה שלה ואת גודל (אם יון "עירום" יש תשלום גבוה וגודל קטן, זה יהיה לשאת "ענן" גדול של מולקולות ממס).

רוב החומרים היוניים מומסים במים באופן אנדותמי, כלומר על ידי הפחתת ספונטנית של אנרגיה תרמית ממס וסביבה. זוהי עדות לכך שהאנטלפיה הסריגית גבוהה יותר מאנתאלפיית הפיתוי.

לכן, גורם מכריע שני הוא הכרחי כדי להסביר את מסיסות של חומרים יוניים כדי לענות על השאלה. זהו סטטיסטי או "גורם אנטרופי"על ידי פיזור החומר ישנה עלייה באנטרופיה או באקראיות של תנועה, אנרגיות, מיקומים, הנובעת מהמעבר מן המבנה המסודר ביותר של הסריג המוצק, למבנה מסוג גרוטאות - של הפתרון במבנה של התערובת יש הסתברות סטטיסטית גבוהה יותר (הנמדדת במספר התצורות המקבילות או "microstates" המקביל לאותו מקרוסטט "מעורב") מאשר המאקרוסטט שאינו מעורבב.

תמיד יש גידול באנטרופיה, בכל פעם שהמוצק הגבישי מתמוסס בממס, וזה אותו תהליך מועדף שמתרחש עם אידוי, סובלימציה או דיפוזיה.

המרכיב היוני מתמוסס בסופו של דבר בממס אם תרומת האנטרופיה מספיקה כדי לפצות על אובדן האנתלפיה המלווה את ההתפרקות.

זה יכול להיות מתורגם כמותית בקריטריון של התמוטטות ספונטנית: "# Delta_sG #, כלומר וריאציה של אנרגיה חופשית, או פוטנציאל Gibbs, G = (H-TS), עבור תהליך הפירוק, צריך להיות שלילי ".בנוסחאות:

#Delta_sG = Delta_lH - TDelta_hS <0 #

איפה # Delta_lH # הוא אנתלפל הסריג, חיובי; # Delta_hS # הוא הבדל האנתרופיה הפיתרון, והוא מומר ממדי אנרגיה על ידי הכפלת הטמפרטורה המוחלטת ט תרומת האנטרופיה # -TDelta_hS # הוא חיובי (שלילי) כדי פירוק כמו הטמפרטורה גבוהה. לכן ההתנהגות הרגילה ביותר עבור תרכובות יוניות היא להפוך מסיס יותר כמו הטמפרטורה עולה.

לעומת זאת, אלה compounds אשר להתמוסס exothermically (#Delta_lH <0 #) מאופיינים באנתלפיה של סולבציה העולה על אנתלפיה הסריג, והם מסיסים מאוד אפילו בטמפרטורה נמוכה.