2.4: אנטרופיה ומסיסה

תהליך הקפת המומס בממס נקרא המססה. זה כרוך בפיזור שווה של המומס בתוך הממס. כלל האצבע לקביעת ממס לתרכובת נתונה הוא "דומה נמס בדומה לו". לממס טוב יש מאפיינים מולקולריים דומים לאלו של התרכובת שיש להמיס. לדוגמה, תמיסות קוטביות ממיסות מומסים קוטביים, וממיסים לא קוטביים ממיסים מומסים א-קוטביים. ממס קוטבי הוא ממס בעל קבוע דיאלקטרי גבוה (ϵ ≥ 15); ממס אפולארי הוא כזה עם קבוע דיאלקטרי נמוך. הקבוע הדיאלקטרי מוגדר על ידי החוק האלקטרוסטטי, המעניק את אנרגיית האינטראקציה E בין שני יונים עם מטענים q ₁ ו q ₂ בהתאמה המופרדים במרחק r. ממס קוטבי מפריד או מגן ביעילות יונים זה מזה. לכן, הנטייה של יונים בעלי מטען הפוך לקשר היא פחותה בממס קוטבי מאשר בממס לא קוטבי.

במקרה של פחמימן ומים, האחד הוא קוטבי (מים), והשני הוא לא קוטבי (פחמימן). בהחדרת מולקולות פחמימנים למים, מולקולות המים לאורך ממשק הפחמימן-מים יוצרות סידור דמוי מעטפת הנקרא מעטפת הממס סביב כל מולקולת פחמימנים. המים בתוך הסדרים דמויי קליפה אלה מסודרים יותר ויש להם אנטרופיה נמוכה יותר בהשוואה למים בממס. מכיוון שכל מערכת בטבע מנסה להשיג מצב של אנטרופיה מקסימלית, המערכת מנסה למזער את האינטראקציות בין פחמימנים למים, וכתוצאה מכך נוצרות שכבות פחמימנים ומים נפרדות. הפרדה מונעת אנטרופיה זו בין פחמימנים ומים מכונה האפקט ההידרופובי.

מכיוון שאנטרופיה היא הגורם המניע את אי מסיסות הפחמימנים במים, טמפרטורת המערכת משפיעה גם על התהליך, למשל בהידרטים או קלתרטים של גז, אחד מהמאגרים הגדולים ביותר של גז טבעי. הידרטים של גז הם צורות מוצקות גבישיות של מים וגז. הם נוצרים כאשר מתאן ומים קופאים תחת לחצים גבוהים וטמפרטורות נמוכות. מולקולות הפחמימנים סגורות בתוך כלובי קרח יציבים, שיש לו חללים פתוחים גדולים יחסית במבנה הגבישי שלו. מולקולות הפחמימנים משתלבות בתוך החורים הללו, מה שמאפשר לחזות את הגודל המרבי של מולקולות הפחמימנים שיכולות ליצור קלתרטים.