Energetik der Lösungsbildung

Wenn sich ein gelöster Stoff und ein Lösungsmittel vermischen, um eine Lösung zu bilden, gibt es drei Hauptkräfte zwischen ihren konstituierenden Molekülen oder intermolekularen Kräften, nämlich Anziehungskräfte zwischen den gelösten Molekülen, Anziehungskräfte zwischen den Lösungsmittelmolekülen und Anziehungskräfte zwischen dem Lösungsmittel und den gelösten Molekülen.

Damit sich ein gelöster Stoff in einem Lösungsmittel auflösen kann, müssen die Wechselwirkungen zwischen gelösten Partikeln gestört werden, um mehr Wechselwirkungspunkte zwischen dem gelösten Stoff und den Lösungsmittelpartikeln zu ermöglichen.

Lösungsmittel-Lösungsmittel-Wechselwirkungen zwischen Lösungsmittelpartikeln müssen gestört werden, um die gelösten Partikel zwischen den Lösungsmittelmolekülen aufzunehmen.

Wechselwirkungen zwischen Lösungsmittel und gelösten Stoffen müssen hergestellt werden, damit sich die Substanzen vermischen können.

Das Ausmaß, in dem sich ein gelöster Stoff in einem Lösungsmittel auflösen kann, hängt davon ab, wie stark diese drei Arten von Wechselwirkungen im Vergleich zueinander sind.

Wenn die Wechselwirkungen zwischen Lösungsmittel und gelöstem Stoff stark genug sind, um die Wechselwirkungen zwischen gelöstem Stoff und Lösungsmittel zu überwinden, löst sich der gelöste Stoff leicht im Lösungsmittel auf.

Die Löslichkeit hängt sowohl von den intermolekularen Kräften zwischen dem gelösten Stoff und dem Lösungsmittelmolekül als auch von der Neigung zur Vermischung ab, die durch eine Zunahme der Entropie des Systems angetrieben wird.

Die Lösungsbildung senkt nicht die potentielle Energie der Atome, sondern verteilt ihre kinetische Energie auf ein größeres Volumen. Diese Energieverteilung erhöht die Entropie jeder Phase, wodurch die Lösungsbildung zu einem spontanen Prozess wird.

Die Störung der Wechselwirkungen zwischen gelösten Stoffen und Lösungsmittel-Lösungsmittel-Partikeln erfordert einen Energieeinsatz, um die Anziehungskräfte zwischen ihnen zu überwinden, wodurch diese Schritte endothermer Natur sind.

Während das Mischen von gelösten und Lösungsmittelpartikeln ein exothermer Schritt ist, da die attraktiven Wechselwirkungen zwischen gelösten Partikeln und Lösungsmittelpartikeln Energie freisetzen.

Die Nettoenthalpieänderung der Lösung ist die Summe der Enthalpieänderungen in jedem Schritt. Wenn die Nettoenthalpieänderung negativ ist, ist der Prozess exotherm, während der Prozess endotherm ist, wenn die Nettoenthalpieänderung positiv ist.