2.4
Энтропия, S, отражает вероятность достижения заданного состояния в системе. В изолированной системе процесс происходит спонтанно, когда он вызывает увеличение общей энтропии.
Изменение энтропии в результате образования раствора, называемое энтропией смешивания, илиΔSсмешиванием, не зависит от каких-либо межмолекулярных взаимодействий.
Во время образования раствора растворенное вещество и растворитель перемешиваются, и растворенное вещество диспергируется в растворителе. Молекулы растворителя, которые непосредственно взаимодействуют с молекулами растворенного вещества, в совокупности называются оболочкой растворителя или клеткой растворителя.
Из-за образования оболочек растворителей растворитель имеет меньше энергетически эквивалентных конфигураций, чем растворенное вещество, и растворенное вещество приобретает энтропию за счет энергии от растворителя.
Когда углеводород растворяется в воде, молекулы воды на границе раздела вода-углеводород перестраиваются, чтобы максимизировать количество водородных связей, которые они создают друг с другом. Некоторое количество воды с растворителем преобразуется в воду оболочек растворителей, в результате чего вокруг каждой молекулы углеводорода образуется клетка для растворителя.
Вода в оболочке растворителя имеет более упорядоченное расположение и меньшую свободу движений по сравнению с водой с растворителем. Это снижает энтропию воды в оболочке растворителя по сравнению с энтропией воды растворителя. Таким образом, растворение сопровождается снижением энтропии.
В качестве альтернативы, если молекулы углеводородов слипаются вместе, вода с низкой энтропией сольватации высвобождается, превращаясь в воду с более высокой энтропией, тем самым увеличивая энтропию.
Такое энтропийное разделение молекул углеводородов и воды называется гидрофобным эффектом. Сгущение углеводородов является предпочтительным из-за связанного с этим увеличения энтропии, что приводит к разделению слоев углеводородов и воды.
Процесс окружения растворенного вещества растворителем называется сольватацией. Сольватация предполагает равномерное распределение растворенного вещес…
© 2026 MyJoVE Corporation. Все права защищены.