القوى بين الجزيئات في المحاليل

يعد تكوين المحلول مثالًا على عملية عفوية، وهي عملية تحدث في ظل ظروف محددة بدون طاقة من مصدر خارجي.

عندما لا تختلف قوى قوى التجاذب بين الجزيئات بين الأنواع المذابة والمذيبة في المحلول عن تلك الموجودة في المكونات المنفصلة، فإن المحلول يتشكل بدون أي تغير مصاحب في الطاقة. يسمى هذا المحلول محلولاً مثالياً مزيج من الغازات المثالية (أو الغازات مثل الهيليوم والأرجون، والتي تقترب عن كثب من السلوك المثالي) هو مثال على المحلول المثالي لأن الكيانات التي تتكون منها هذه الغازات لا تعاني من عوامل جذب كبيرة بين الجزيئات.

قد تتشكل المحاليل المثالية أيضاً عند خلط سوائل متشابهة من الناحية الهيكلية. على سبيل المثال، تشكل أمزجة الكحول الميثانول (CH₃OH) والإيثانول (C₂ H₅OH) محاليلاً مثالية، مثلها مثل الأمزجة من الهيدروكربونات: البنتان، C₅H₁₂، والهكسان ، C₆H₁₄ على عكس أمزجة الغازات، فإن مكونات هذه المحاليل سائل-سائل تواجه بالفعل قوى جذب بين الجزيئات. ولكن نظراً لأن جزيئات المادتين اللتين يتم خلطهما متشابهة جداً من الناحية الهيكلية، فإن القوى الجاذبة بين الجزيئية بين الجزيئات المتشابهة وغير المتشابهة هي ذاتها بشكل أساسي، وبالتالي لا تستلزم عملية الذوبان أي زيادة ملحوظة أو نقصان في الطاقة. توضح هذه الأمثلة كيف يمكن أن يوفر تشتت المادة المتزايد وحده القوة الدافعة المطلوبة للتسبب في التكوين التلقائي للمحلول. ومع ذلك، في بعض الحالات، قد تمنع المقادير النسبية لقوى التجاذب بين الجزيئية بين بعض أنواع المذابات والمذيبات حدوث الانحلال.

ضع في اعتبارك مثال مركب أيوني يذوب في الماء. يتطلب تكوين المحلول القوى الكهروستاتيكية بين كاتيونات وأنيونات المركب (مذاب–مذاب) للتغلب عليها تماماً حيث يتم إنشاء قوى جاذبة بين هذه الأيونات وجزيئات الماء (مذيب-مذاب). يجب أيضاً التغلب على الروابط الهيدروجينية بين قسم صغير نسبياً من جزيئات الماء لاستيعاب أي مادة مذابة. إذا كانت القوى الكهروستاتيكية للمادة المذابة’ أكبر بكثير من قوى الإذابة، فإن عملية الذوبان ماصة للحرارة بشكل كبير وقد لا يذوب المركب بدرجة ملحوظة. من ناحية أخرى، إذا كانت قوى الإذابة أقوى بكثير من القوى الكهروستاتيكية للمركب’، فإن الانحلال يكون طارداً للحرارة بشكل كبير وقد يكون المركب قابلاً للذوبان بدرجة عالية.

هذا النص مقتبس منOpenstax, Chemistry 2e, Section 11.1: The Dissolution Process.