Kimyasal ve Çözünürlük Dengeleri

Çözelti oluşumunun, karıştırma entropisi, ΔS_{karıştırma tarafından düzenlendiğini hatırlayın}. Karışımın ilişkili serbest enerjisi, ΔG_karışımı, Gibbs serbest enerji denkleminde ΔS_{karışımının} ikame edilmesiyle ifade edilir.

ΔS_karışımı moleküller arası etkileşimlerden bağımsız olduğundan, bu etkileşimlerle ilişkili enerji değişiklikleri ihmal edilir ve denklemdeki ΔH_{karışımının} değeri 0'dır. Böylece, ΔG_karışımı, negatif T çarpı ΔS_{karışımına} eşittir.

Bir çözünen maddenin bir litre çözücü içinde çözülmesiyle ilişkili serbest enerji değişimine, bir çözeltinin, ΔG_{çözeltisinin} serbest enerjisi denir. Matematiksel olarak, bileşen parçacıkları arasındaki serbest karıştırma enerjisi, ΔG_karışımı ve serbest etkileşim enerjisi, ΔG_{etkileşiminin} toplamı olarak ifade edilir.

Çözücü-çözünen etkileşimleri, çözünen-çözünen ve çözücü-çözücü etkileşimlerinin üstesinden gelemezse, ΔG_etkileşimi 0'dan büyüktür.

ΔG_etkileşimi yeterince büyükse, ΔG_çözeltisi sıfırdan büyüktür. ΔG_çözeltisi arttıkça, bir çözücü içinde çözünen madde miktarı azalır.

Buna karşılık, ΔG_etkileşimi ihmal edilebilir düzeydeyse, genel ΔG_çözeltisi ΔG_{karışımına} eşittir ve çözünen madde çözücü içinde tamamen çözünür.

Pentanı heksan içinde çözmeyi düşünün. Çözeltideki heksan-pentan çekimleri, saf sıvıdaki bazı pentan-pentan ve heksan-heksan çekimlerinin yerini alır. Her iki molekül de aynı tipte olduğundan, ΔG_etkileşimi 0'a yakındır, ΔG_karışımı baskındır ve bir çözelti oluşur.

Çözelti oluşumu, ΔG_etkileşimi ile ΔG_karışımı arasındaki dengeye bağlıdır. ΔG_etkileşimi pozitif olsa bile, çok yüksek olmaması koşuluyla bir çözelti oluşabilir.

Kısacası, ΔG_çözeltisi 0'dan küçükse çözelti oluşumu olumlu, ΔG_çözeltisi 0'dan büyükse elverişsizdir.