熵和溶剂化

熵（S）反映了系统中达到某一特定状态的概率。在孤立系统中，当一个过程导致总熵增加时，该过程会自发进行。

由溶液形成引起的熵变称为混合熵，或 ΔS_mixing，它与任何分子间相互作用无关。

在溶液形成过程中，溶质与溶剂发生混合，溶质分散到溶剂中。直接与溶质分子相互作用的溶剂分子 collectively 称为溶剂壳或溶剂笼。

由于溶剂化层的形成，溶剂的可及能量状态数少于溶质，因此溶质从溶剂处获得熵，但以消耗能量为代价。

当碳氢化合物溶解于水中时，水-碳氢化合物界面处的水分子会重新排列，以最大化彼此之间形成的氢键数量。部分溶剂水分子转变为溶剂化壳层中的水，从而在每个碳氢化合物分子周围形成一个溶剂笼结构。

溶剂化层中的水分子相比溶剂本体中的水分子具有更有序的排列和更受限的运动自由度。这导致溶剂化层中水分子的熵低于溶剂本体中水分子的熵。因此，溶解过程伴随着熵的降低。

或者，如果烃类分子聚集在一起，原本处于低熵状态的溶剂化水分子将被释放，转变为更高熵的溶剂水，从而增加体系的熵。

这种由熵驱动的烃类与水分子的分离现象被称为疏水效应。由于伴随而来的熵增加，烃类分子的聚集过程更易发生，从而形成彼此分离的烃类层和水层。