Back to chapter

12.2:

כוחות בין מולקולריים בתמיסות

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

כששני חומרים מתערבבים, הכוחות בין המולקולות המרכיבות אותם, או הכוחות הבין-מולקולריים חווים שיבוש. כוחות בין-מולקולריים יכולים להיות מסוגים שונים, לדוגמה, כוחות פיזור בין מולקולות חנקן, משיכת דיפול-דיפול בין מולקולות של חומצת המימן הכלורית, קשר מימן בין מולקולות אמוניה ומשיכת יון-דיפול בין יוני אשלגן ומים. כדי שמומס יתמוסס בממס, אינטראקציות מומס-מומס בין חלקיקי מומס חייבות להשתבש כדי שחלקיקי הממס יתפזרו באופן שווה בתוך הממס.אינטראקציות ממס-ממס בין חלקיקי ממס חייבות להשתבש כדי להכיל את החלקיקים המומסים שבין מולקולות הממס. אינטראקציות ממס-ממס בין חלקיקי ממס ומומס חייבות להתקיים כדי שחומרים יתערבבו. עד כמה מומס יכול להתמוסס בממס תלוי בחוזק של שלושה סוגים אלה של אינטראקציות, בהשוואה ביניהם.אם אינטראקציות ממס-מומס חזקות מספיק כדי לגבור על אינטראקציות המומס-המומס וממס-ממס, המומס יתמוסס בקלות בתוך הממס. חשבו על תמיסת מלח. לפני הערבוב, יוני נתרן וכלוריד במלח מוחזקים יחד בגביש על ידי קשרים יוניים.במקרה של מים, המולקולות נמצאות באינטראקציה זו עם זו באמצעות קשרי מימן. כשנתרן כלורי מתווסף למים, מולקולות המים מסדרות את עצמן כך שהקצה החיובי של הדיפול פונה לקצה של השלילי של יוני הכלוריד, והקצה השלישי של הדיפול פונה ליוני הנתרן בעלי המטען החיובי. כוחות משיכה יון-דיפול אלה מחלישים את הקשרים היוניים בין יוני הנתרן והכלוריד כך שהיונים נפרדים ומבנה הגביש נשבר.היונים המופרדים מוקפים במולקולות מים. אינטראקציות כאלה נקראות באופן קולקטיבי מיום. היונים המיוממים גוברים גם הם על חלק מקשרי המימן בין מולקולות המים.כעת ניתן לומר שהמלח התמוסס במים.

12.2:

כוחות בין מולקולריים בתמיסות

The formation of a solution is an example of a spontaneous process, a process that occurs under specified conditions without energy from some external source.

When the strengths of the intermolecular forces of attraction between solute and solvent species in a solution are no different than those present in the separated components, the solution is formed with no accompanying energy change. Such a solution is called an ideal solution. A mixture of ideal gases (or gases such as helium and argon, which closely approach ideal behavior) is an example of an ideal solution since the entities comprising these gases experience no significant intermolecular attractions.

Ideal solutions may also form when structurally similar liquids are mixed. For example, mixtures of the alcohols methanol (CH3OH) and ethanol (C2H5OH) form ideal solutions, as do mixtures of the hydrocarbons pentane, C5H12, and hexane, C6H14. Unlike a mixture of gases, however, the components of these liquid-liquid solutions do, indeed, experience intermolecular attractive forces. But since the molecules of the two substances being mixed are structurally very similar, the attractive intermolecular forces between like and unlike molecules are essentially the same, and the dissolution process, therefore, does not entail any appreciable increase or decrease in energy. These examples illustrate how increased matter dispersal alone can provide the driving force required to cause the spontaneous formation of a solution. In some cases, however, the relative magnitudes of intermolecular forces of attraction between solute and solvent species may prevent dissolution.

Consider the example of an ionic compound dissolving in water. Formation of the solution requires the electrostatic forces between the cations and anions of the compound (solute–solute) to be overcome completely as attractive forces are established between these ions and water molecules (solute-solvent). Hydrogen bonding between a relatively small fraction of the water molecules must also be overcome to accommodate any dissolved solute. If the solute’s electrostatic forces are significantly greater than the solvation forces, the dissolution process is significantly endothermic and the compound may not dissolve to an appreciable extent. On the other hand, if the solvation forces are much stronger than the compound’s electrostatic forces, the dissolution is significantly exothermic and the compound may be highly soluble.

This text is adapted from Openstax, Chemistry 2e, Section 11.1: The Dissolution Process.