Equilibri chimici e Costante di solubilità

Ricordiamo che la formazione della soluzione è regolata dall'entropia della miscelazione, la _miscelazione ΔS. L'energia libera associata alla miscelazione, la _miscelazione ΔG, è espressa sostituendo la _miscelazione ΔS nell'equazione dell'energia libera di Gibbs.

Poiché il _mescolamento di ΔS è indipendente dalle interazioni intermolecolari, i cambiamenti di energia associati a queste interazioni vengono trascurati e il valore del _mescolamento di ΔH nell'equazione è 0. Quindi, il _mescolamento di ΔG è uguale al _mescolamento negativo di T per ΔS.

La variazione di energia libera associata alla dissoluzione di un soluto in un litro di solvente è chiamata energia libera di una soluzione, _soluzione ΔG. Matematicamente, è espresso come la somma dell'energia libera di miscelazione, ΔG di _miscelazione, e dell'energia libera di interazione, ΔG_interazione, tra le particelle componenti.

Se le interazioni solvente-soluto non riescono a superare le interazioni soluto-soluto e solvente-solvente, _{l'interazione} ΔG è maggiore di 0.

Se _{l'interazione} ΔG è sufficientemente grande, la _soluzione ΔG è maggiore di zero. All'aumentare della _soluzione ΔG, la quantità di soluto che si dissolve in un solvente diminuisce.

Al contrario, se _{l'interazione} ΔG è trascurabile, la _soluzione complessiva di ΔG è uguale alla _miscelazione di ΔG e il soluto si dissolve completamente nel solvente.

Prendi in considerazione la possibilità di sciogliere il pentano in esano. Le attrazioni esano-pentano nella soluzione sostituiscono alcune delle attrazioni pentano-pentano ed esano-esano nel liquido puro. Poiché entrambe le molecole sono dello stesso tipo, _{l'interazione} ΔG è vicina a 0, la _miscelazione ΔG domina e si forma una soluzione.

La formazione della soluzione dipende dall'equilibrio tra _{l'interazione} ΔG e la _{miscelazione Δ} G. Una soluzione può formarsi anche se _{l'interazione} ΔG è positiva, purché non sia troppo alta.

In breve, la formazione della soluzione è favorevole se la _soluzione ΔG è inferiore a 0, mentre è sfavorevole se la _soluzione ΔG è maggiore di 0.