Donma Noktası Alçalması ve Kaynama Noktası Yükselmesi

Bir solüsyon oluşumu, belirli koşullar altında bazı dış kaynaklardan enerji olmadan gerçekleşen bir süreç olan spontane bir sürecin bir örneğidir.

Bir çözelti içindeki çözünen ve çözücü türleri arasındaki moleküller arası çekim kuvvetlerinin güçleri, ayrılan bileşenlerde bulunanlardan farklı olmadığında, çözelti, beraberinde bir enerji değişikliği olmaksızın oluşur. Böyle bir solüsyona ideal solüsyon denir. İdeal gazların bir karışımı (veya ideal davranışa yakından yaklaşan helyum ve argon gibi gazlar) ideal bir solüsyon örneğidir çünkü bu gazları oluşturan varlıklar önemli moleküller arası çekim deneyimlemiyor.

İdeal solüsyonlar, yapısal olarak benzer sıvılar karıştırıldığında da oluşabilir. Örneğin, alkoller metanol (CH₃OH) ve etanol (C₂H₅OH) karışımları, hidrokarbon pentan, C₅H₁₂ ve heksan, C₆H₁₄ karışımları gibi ideal çözeltiler oluşturur. Bununla birlikte, bir gaz karışımından farklı olarak, bu sıvı-sıvı çözeltilerin bileşenleri gerçekten de moleküller arası çekici kuvvetler yaşarlar. Ancak karıştırılan iki maddenin molekülleri yapısal olarak çok benzer olduğundan, benzer ve farklı moleküller arasındaki çekici moleküller arası kuvvetler esasen aynıdır ve bu nedenle çözünme süreci, enerjide kayda değer bir artış veya azalmayı gerektirmez. Bu örnekler, tek başına artan madde dağılımının bir çözeltinin kendiliğinden oluşmasına neden olmak için gereken itici gücü nasıl sağlayabileceğini göstermektedir. Ancak bazı durumlarda, çözünen ve çözücü türleri arasındaki moleküller arası çekim kuvvetlerinin göreli büyüklükleri çözünmeyi engelleyebilir.

Suda çözünen bir iyonik bileşik örneğini ele alalım. Çözeltinin oluşumu, bu iyonlar ve su molekülleri (çözünen–çözücü) arasında çekici kuvvetler kuruldukça, bileşiğin (çözünen–çözünen) katyonları ve anyonları arasındaki elektrostatik kuvvetlerin tamamen üstesinden gelinmesini gerektirir. Su moleküllerinin nispeten küçük bir fraksiyonu arasındaki hidrojen bağı, çözünmüş herhangi bir çözünen maddeyi barındırmak için aşılmalıdır. Çözünen maddenin elektrostatik kuvvetleri, çözme kuvvetlerinden önemli ölçüde daha büyükse, çözünme işlemi önemli ölçüde endotermiktir ve bileşik, kayda değer bir ölçüde çözünmeyebilir. Öte yandan, çözme kuvvetleri bileşiğin elektrostatik kuvvetlerinden çok daha güçlü ise, çözünme önemli ölçüde ekzotermiktir ve bileşik yüksek oranda çözünür olabilir.