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.