Back to chapter

12.4:

תמיסות מימיות וחום של המסה

JoVE Core
Chemistry
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Chemistry
Aqueous Solutions and Heats of Hydration

Languages

Share

מומסים יוניים נקשרים זה לזה על ידי אינטראקציות משיכה הנקראות כוחות קולון”כשמומסים יוניים מומסים במים, קשרי המימן בין מולקולות המים מתפרקים ומשבשים את כוחות קולון בין היונים. פירוק סריג של גביש יוני ליונים המרכיבים אותו באופן הזה דורשים אנרגיה גדולה ולכן האנתלפיה של המומס היא תהליך אנדותרמי. האנרגיה המשתחררת כשמול אחד של מוצק יוני נוצר מהיונים הגזיים המרכיבים אותו נקרא אנרגיית הסריג והתהליך תמיד אקסותרמי.לכן האנתלפיה של פירוק מול אחד של המומס לרכיביו היא שווה והופכית לאנרגיית הסריג. יחד עם זאת, כשסריג יוני מתפרק בתמיסה מימית, כל יון מוקף ומיוצב באמצעות אינטראקציות יון-דיפול עם הקצה של דיפול המים הטעון במטען הופכי. תופעה זו נקראת מיום.שינוי האנתלפיה הקשור בפירוק של מול אחד של יונים במים נקרא חום המיום. זהו שילוב של אנתלפיית הממס ואנתלפיית הערבוב. כיוון שאינטראקציות יון-דיפול בין יון ממוים ומולקולות המים הן חזקות הרבה יותר מקשרי מימן במים לבדם, מיום הוא תמיד תהליך אקסותרמי.האנתלפיה הכללית של התמיסה היא הסכום של אנתלפיית המומס האנדותרמית והחום האקסותרמי של המיום, ולכן תלויה בעוצמות היחסיות של שני המונחים הללו. אם האנתלפיה של מומס פחותה מחום המיום, האנתלפיה של התמיסה תהיה שלילית וההמסה תהיה אקסותרמית, כפי שנראה בתמיסת נתרן הידרוקסיד. אם האנתלפיה של המומס גדולה מחום המיום, אנתלפיית התמיסה תהיה חיובית וההמסה תהיה אנדותרמית, כמו בתמיסת אמוניום כלוריד.אם האנתלפיה של המומס גדולה בהרבה מחום המיום, המומס יהיה בלתי מסיס במים, כמו במקרה של סידן גופרתי. אם שני הגדלים כמעט שווים, אנתלפיית התמיסה תהיה קרובה לאפס, כמו במקרה של נתרן כלורי. מומסים כאלה אינם משנים את טמפרטורת התמיסה.

12.4:

תמיסות מימיות וחום של המסה

Water and other polar molecules are attracted to ions. The electrostatic attraction between an ion and a molecule with a dipole is called an ion-dipole attraction. These attractions play an important role in the dissolution of ionic compounds in water.

When ionic compounds dissolve in water, the ions in the solid separate and disperse uniformly throughout the solution because water molecules surround and solvate the ions, reducing the strong electrostatic forces between them. This process represents a physical change known as dissociation. Under most conditions, ionic compounds will dissociate nearly completely when dissolved, and so they are classified as strong electrolytes. Even sparingly, soluble ionic compounds are strong electrolytes, since the small amount that does dissolve will dissociate completely.

Consider what happens at the microscopic level when solid KCl is added to water. Ion-dipole forces attract the positive (hydrogen) end of the polar water molecules to the negative chloride ions at the surface of the solid, and they attract the negative (oxygen) ends to the positive potassium ions. The water molecules surround individual K+ and Cl ions, reducing the strong interionic forces that bind the ions together and letting them move off into solution as solvated ions. Overcoming the electrostatic attraction permits the independent motion of each hydrated ion in a dilute solution as the ions transition from fixed positions in the undissolved compound to widely dispersed, solvated ions in solution.

This text is adapted from Openstax, Chemistry 2e, Section 11.2: Electrolytes.