Back to chapter

12.2:

Межмолекулярные силы в растворах

JoVE Core
Chemistry
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Chemistry
Intermolecular Forces in Solutions

Languages

Share

Когда два вещества смешиваются, силы между составляющими молекулами или межмолекулярные силы нарушаются. Межмолекулярные силы могут быть разных типов, например, дисперсионные силы между молекулами азота, диполь-дипольное притяжение между молекулами соляной кислоты, водородная связь между молекулами аммиака и ион-дипольное взаимодействие между ионами калия и молекулами воды. Для растворения растворенного вещества в растворителе необходимо нарушить взаимодействие между частицами растворенного вещества, чтобы частицы растворенного вещества равномерно распределялись в растворителе.Взаимодействие растворитель-растворитель между частицами растворителя должно быть нарушено, чтобы частицы растворенного вещества находились между молекулами растворителя. Взаимодействие растворитель-растворенное вещество между растворителем и частицами растворенного вещества должно быть установлено так, чтобы вещества могли смешиваться. Степень растворения растворенного вещества в растворителе зависит от того, насколько сильны эти три типа взаимодействий по сравнению друг с другом.Если взаимодействия растворитель-растворенное вещество достаточно сильны, чтобы преодолеть взаимодействия частиц растворенного вещества между собой, и частиц растворителя между собой, тогда растворенное вещество будет легко растворяться в растворителе. Рассмотрим солевой раствор. Перед смешиванием ионы натрия и хлора в соли удерживаются вместе в кристалле за счет ионной связи.Молекулы воды взаимодействуют друг с другом посредством водородных связей. При растворении хлорида натрия в воде, молекулы воды располагаются таким образом, что положительный конец диполя обращен к отрицательным ионам хлора, а отрицательный конец диполя обращен к положительно заряженным ионам натрия. Это ионно-дипольное притяжение ослабляет ионные связи между ионами натрия и хлора, так что ионы разделяются, и кристаллическая структура разрушается.Разделенные ионы окружены молекулами воды. Такие взаимодействия собирательно называют гидратацией. Гидратированные ионы также частично преодолевают водородные связи между молекулами воды.Говорят, что соль растворяется в воде.

12.2:

Межмолекулярные силы в растворах

Формирование раствор является примером спонтанного процесса, процесса, который происходит в определенных условиях без энергии от какого-либо внешнего источника.

Когда сильные стороны межмолекулярных сил притяжения между растворённое вещество и видами растворителя в раствор не отличаются от тех, которые присутствуют в отделенных компонентах, раствор образуется без сопутствующей смены энергии. Такой раствор называется идеальным раствор. Смесь идеальных газов (или газов, таких как гелий и аргон, которые близко подходят к идеальному поведению) является примером идеального раствор, поскольку объекты, составляющие эти газы, не испытывают значительных межмолекулярных аттракционов.

Идеальные растворы могут также образовываться при смешивании конструктивно похожих жидкостей. Например, смеси спиртов метанола (CH3OH) и этанола (C2H5OH) образуют идеальные растворы, как и смеси из пенсане углеводородов, C5H12 и гексана, C6H14. Однако, в отличие от смеси газов, компоненты этих жидкостных растворов действительно испытывают межмолекулярный силы притяжения. Но поскольку молекулы двух веществ, которые смешиваются, структурно очень похожи, привлекательные межмолекулярные силы между молекулами типа и в отличие от молекул, по сути, одинаковы, и процесс растворения, следовательно, не влечет за собой никакого заметного увеличения или уменьшения энергии. Эти примеры иллюстрируют, как только увеличение диспергирования вещества может обеспечить движущую силу, необходимую для спонтанного образования раствор. Однако в некоторых случаях относительные величины межмолекулярных сил притяжения между видами растворённое вещество и растворителей могут предотвратить распад.

Рассмотрим пример ионного соединения, растворяного в воде. Образование раствор требует полного преодоления электростатических сил между катионами и анионами соединения (solute–solute) по мере того, как силы притяжения устанавливается между этими ионами и молекулами воды (solute-solvent). Водородные соединения между относительно небольшой частью молекул воды также должны быть преодолены для размещения любого растворенного растворённое вещество. Если электростатические силы растворения значительно превышают силы сольватация, процесс растворения значительно эндотермический, и соединение может не раствориться в значительной степени. С другой стороны, если силы сольватация намного сильнее, чем электростатические силы соединения, растворение значительно экзотермическое, и соединение может быть хорошо растворимым.

Этот текст адаптирован из Openstax, Химия 2е изд., раздел 11.1: Процесс растворения.