Forças Intermoleculares em Soluções

A formação de uma solução é um exemplo de um processo espontâneo, um processo que ocorre em condições específicas sem energia de alguma fonte externa.

Quando o poder das forças intermoleculares de atração entre espécies de solutos e solventes em uma solução não são diferentes das presentes nos componentes separados, a solução é formada sem nenhuma mudança de energia associada. Essa solução é chamada de solução ideal. Uma mistura de gases ideais (ou gases como o hélio e o árgon, que se aproximam do comportamento ideal) é um exemplo de uma solução ideal, uma vez que as entidades que compõem estes gases não têm atrações intermoleculares significativas.

As soluções ideais também se podem formar quando são misturados líquidos estruturalmente semelhantes. Por exemplo, misturas dos álcoois metanol (CH₃OH) e etanol (C₂H₅OH) formam soluções ideais, assim como misturas dos hidrocarbonetos pentano, C₅H₁₂, e hexano, C₆H₁₄. Ao contrário de uma mistura de gases, no entanto, os componentes destas soluções líquido-líquido experienciam, de facto, forças intermoleculares de atração. Mas como as moléculas das duas substâncias que estão a ser misturadas são estruturalmente muito semelhantes, as forças intermoleculares de atração entre moléculas semelhantes e diferentes são essencialmente as mesmas, e o processo de dissolução, portanto, não implica qualquer aumento ou diminuição apreciável da energia. Estes exemplos ilustram como o aumento da dispersão da matéria por si só pode fornecer a força motriz necessária para provocar a formação espontânea de uma solução. Em alguns casos, no entanto, as magnitudes relativas das forças intermoleculares de atração entre as espécies de soluto e solvente podem impedir a dissolução.

Considere o exemplo de um composto iónico que se dissolve em água. A formação da solução requer que as forças eletrostáticas entre os catiões e aniões do composto (soluto–soluto) sejam completamente superadas, uma vez que são estabelecidas forças de atração entre estes iões e moléculas de água (soluto-solvente). As ligações de hidrogénio entre uma fração relativamente pequena das moléculas de água também devem ser superadas para acomodar qualquer soluto dissolvido. Se as forças eletrostáticas do soluto forem significativamente maiores do que as forças de solvatação, o processo de dissolução será significativamente endotérmico e o composto poderá não se dissolver em uma extensão apreciável. Por outro lado, se as forças de solvatação forem muito mais fortes do que as forças eletrostáticas do composto, a dissolução será significativamente exotérmica e o composto poderá ser altamente solúvel.

Este texto é adaptado de Openstax, Chemistry 2e, Section 11.1: The Dissolution Process.