2.4
L'entropia, S, riflette la probabilità di raggiungere un dato stato in un sistema. In un sistema isolato, un processo si verifica spontaneamente quando provoca un aumento dell'entropia totale.
La variazione di entropia risultante dalla formazione della soluzione chiamata entropia di miscelazione, o miscelazione ΔS, è indipendente da qualsiasi interazione intermolecolare.
Durante la formazione della soluzione, il soluto e il solvente subiscono una miscelazione e il soluto si disperde nel solvente. Le molecole di solvente che interagiscono direttamente con le molecole di soluto sono collettivamente chiamate guscio del solvente o gabbia del solvente.
A causa della formazione di gusci di solvente, il solvente ha meno configurazioni energeticamente equivalenti rispetto al soluto e il soluto guadagna entropia a spese dell'energia del solvente.
Quando un idrocarburo viene disciolto in acqua, le molecole d'acqua all'interfaccia acqua-idrocarburo si riorganizzano per massimizzare il numero di legami idrogeno che formano l'una con l'altra. Una parte dell'acqua del solvente viene trasformata nell'acqua dei gusci del solvente, dando vita a una gabbia del solvente attorno a ciascuna molecola di idrocarburo.
L'acqua nel guscio del solvente ha una disposizione più ordinata e una ridotta libertà di movimento rispetto all'acqua del solvente. Ciò riduce l'entropia dell'acqua nel guscio del solvente rispetto a quella dell'acqua del solvente. Pertanto, la dissoluzione è accompagnata da una riduzione dell'entropia.
In alternativa, se le molecole di idrocarburi si aggregano, l'acqua di solvatazione a bassa entropia viene rilasciata per diventare acqua solvente a più alta entropia, aumentando così l'entropia.
Questa separazione guidata dall'entropia di idrocarburi e molecole d'acqua è indicata come effetto idrofobico. L'aggregazione di idrocarburi è favorita a causa dell'aumento di entropia associato, con conseguente separazione degli strati di idrocarburi e acqua.
Il processo di circondare un soluto con un solvente è chiamato solvatazione. Questo processo implica la distribuzione uniforme del soluto all'interno…
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