عملية المذيبات ، الاختلافات مع الماء والأمثلة

ال اذابة هو الاتحاد الفيزيائي والكيميائي بين الجزيئات المذابة والمذيب في المحلول. إنه يختلف عن مفهوم الذوبان في حقيقة أنه لا يوجد توازن ديناميكي حراري بين الجسيمات الصلبة والجزيئات الذائبة.

هذا الاتحاد هو المسؤول عن المواد الصلبة الذائبة "تختفي" في ضوء المتفرجين ؛ عندما تصبح في الحقيقة جزيئات صغيرة للغاية وينتهي بها المطاف "لف" بألواح جزيئات المذيبات ، مما يجعل من المستحيل رصدها.

في الصورة العلوية ، يتم تمثيل رسم عام للغاية لمحلول الجسيم M. يمكن أن يكون M إما أيون (M⁺) أو جزيء ؛ و S هو جزيء المذيب ، والذي يمكن أن يكون أي مركب في الحالة السائلة (على الرغم من أنه يمكن أن يكون أيضًا غازياً).

لاحظ أن M محاط بستة جزيئات من S ، والتي تشكل ما يعرف باسم مجال الذوبان الأولي. تتفاعل جزيئات أخرى من S على مسافة أكبر بواسطة قوى Van der Waals مع الأولى ، وتشكل كرة ذوبان ثانوية ، وهكذا إلى أن لا يكون هناك ترتيب ما..

مؤشر

• 1 عملية الذوبان
• 2 جوانب حيوية
• 3 التفاعلات بين الجزيئات
• 4 الاختلافات مع الماء
• 5 أمثلة
  • 5.1 كلوريد الكالسيوم
  • 5.2 .rea
  • 5.3 نترات الأمونيوم
• 6 المراجع

عملية الذوبان

من الناحية الجزيئية ، كيف تتم عملية الذوبان؟ تلخص الصورة أعلاه الخطوات اللازمة.

يتم ترتيب جزيئات المذيبات ، ذات اللون الأزرق ، في البداية عن طريق التفاعل مع بعضها البعض (S-S) ؛ والجسيمات (أيونات أو جزيئات) المذاب ، ذات اللون الأرجواني ، تفعل الشيء نفسه مع تفاعلات M-M قوية أو ضعيفة.

لكي يحدث المذيب ، يجب توسيع كل من المذيب والمذاب (السهم الأسود الثاني) للسماح بتفاعلات المذيب المذاب (M-S).

هذا يعني بالضرورة انخفاض في تفاعلات المذيبات المذابة والمذيبات ؛ النقص الذي يتطلب الطاقة ، وبالتالي ، فإن هذه الخطوة الأولى ماص للحرارة.

بمجرد أن يتم توسيع المذاب والمذيب جزيئياً ، يختلطان ويتبادلان الأماكن في الفضاء. يمكن مقارنة كل دائرة أرجوانية في الصورة الثانية بتلك الموجودة في الصورة الأولى.

يمكن تغيير التفاصيل في درجة ترتيب الجزيئات في الصورة ؛ أمر في البداية ، واضطراب في النهاية. ونتيجة لذلك ، فإن الخطوة الأخيرة طاردة للحرارة ، لأن تكوين تفاعلات M-S الجديدة يثبت جميع جزيئات الذوبان.

جوانب الطاقة

وراء عملية الذوبان ، هناك العديد من الجوانب الحيوية التي يجب أخذها في الاعتبار. أولاً: تفاعلات S-S و M-M و M-S.

عندما تكون تفاعلات M-S ، أي بين المذاب والمذيب ، متفوقة جدًا (قوية ومستقرة) مقارنة بتفاعلات المكونات الفردية ، فإننا نتحدث عن عملية محلول طارد للحرارة ؛ وبالتالي ، يتم إطلاق الطاقة في الوسط ، والتي يمكن فحصها عن طريق قياس الزيادة في درجة الحرارة باستخدام مقياس حرارة.

إذا ، من ناحية أخرى ، فإن تفاعلات M-M و S-S أقوى من تفاعلات M-S ، ثم "للتوسع" ستحتاج إلى طاقة أكثر مما تكسب بمجرد انتهاء الحل..

ثم تحدث عن عملية ذوبان الحرارة. هذا هو الحال ، يتم تسجيل انخفاض في درجة الحرارة ، أو ما هو نفسه ، يتم تبريد المناطق المحيطة.

هناك نوعان من العوامل الأساسية التي تملي ما إذا كان المذاب يذوب أم لا في المذيب. الأول هو تغيير المحتوى الحراري للانحلال (ΔH_ديس) ، كما تم شرحه للتو ، والثاني هو التغيير في الانتروبيا (ΔS) بين المذاب والمذاب المذاب. بشكل عام ، يرتبط ΔS بالزيادة في الاضطراب المذكور أيضًا أعلاه.

التفاعلات بين الجزيئات

وقد ذكر أن المذيب هو نتيجة الاتحاد الفيزيائي والكيميائي بين المذاب والمذيب ؛ ومع ذلك ، كيف هي بالضبط هذه التفاعلات أو النقابات?

إذا كانت المادة المذابة أيونًا ، M⁺, تحدث ما يسمى التفاعلات أيون ثنائي القطب (م⁺-S)؛ وإذا كان جزيءًا ، فستكون هناك تفاعلات ثنائية القطب أو قوة تشتت من لندن.

عندما نتحدث عن تفاعلات ثنائي القطب ثنائي القطب ، يقال أن هناك لحظة ثنائية القطب دائمة في M و S. وبالتالي ، فإن المنطقة الغنية بالإلكترون δ- من M تتفاعل مع المنطقة الفقيرة من الإلكترونات δ + S. ونتيجة لكل هذه التفاعلات هي تشكيل العديد من مجالات الذوبان حول M.

بالإضافة إلى ذلك ، هناك نوع آخر من التفاعلات: المنسق. هنا ، تقوم جزيئات التنسيق (S) بتنسيق (أو dative) بروابط مع M ، وتشكيل أشكال هندسية مختلفة.

قاعدة أساسية لحفظ وتوقع التقارب بين المذاب والمذيب هي: يذوب على قدم المساواة. لذلك ، تذوب المواد القطبية بسهولة شديدة في المذيبات القطبية ؛ والمواد المذولية تذوب في المذيبات apolar.

الخلافات مع الماء

كيف يختلف المذيب عن الماء؟ العمليتان المتماثلتان ، باستثناء أن الجزيئات S ، في الصورة الأولى ، يتم استبدالها بجزيئات الماء H-O-H.

في الصورة العلوية يمكنك أن ترى كاتيون م⁺ محاطة بست جزيئات H₂O. لاحظ أن ذرات الأكسجين (الأحمر) موجهة نحو الشحنة الموجبة ، لأنها الأكثر كهربيًا وبالتالي لها أعلى كثافة سالبة δ-.

وراء كرة الماء الأولى ، يتم تجميع جزيئات الماء الأخرى بواسطة روابط هيدروجينية (OH₂-OH₂). هذه تفاعلات من نوع أيون ثنائي القطب. ومع ذلك ، يمكن أن تشكل جزيئات الماء روابط تنسيق مع المركز الموجب ، خاصةً إذا كانت معدنية.

وبالتالي ، فإن aquocomplexes الشهيرة ، م (OH₂)_ن. نظرًا لأن n = 6 في الصورة ، يتم توجيه الجزيئات الستة حول M في مجسم التنسيق (المجال الداخلي للترطيب). اعتمادا على حجم م⁺, حجم الشحنة ، وتوافرها الإلكتروني ، يمكن أن يكون المجال أصغر أو أكبر.

قد يكون الماء المذيب الأكثر إثارة للدهشة على الإطلاق: إذ يذوب كمية غير قابلة للذوبان من المذيبات ، وهو مذيب قطبي للغاية ويحتوي على ثابت عازل مرتفع بشكل غير طبيعي (78.5 كلفن).

أمثلة

فيما يلي ثلاثة أمثلة على الذوبان في الماء.

كلوريد الكالسيوم

عن طريق إذابة كلوريد الكالسيوم في الماء ، يتم إطلاق الحرارة عند إذابة كاتيونات الكالسيوم²⁺ و cl الأنيونات^-. الكالسيوم²⁺ محاط بعدد من جزيئات الماء تساوي أو تزيد عن ستة (Ca²⁺-OH₂).

أيضا ، CL^- يحيط به ذرات الهيدروجين ، منطقة δ + الماء (Cl^--H₂O). يمكن استخدام الحرارة المنبعثة في إذابة كتل الجليد.

اليوريا

بالنسبة لحالة اليوريا ، فهو جزيء عضوي له بنية H₂N-CO-NH₂. عندما تذوب ، جزيئات H₂أو قم بتكوين جسور الهيدروجين مع المجموعتين الأمينية (-NH₂-OH₂) ومع المجموعة الكربونية (C = O-H)₂O). هذه التفاعلات هي المسؤولة عن ذوبانه الكبير في الماء.

كما أن انحلاله ماص للحرارة ، أي أنه يبرد حاوية الماء حيث تتم إضافته.

نترات الأمونيوم

نترات الأمونيوم ، مثل اليوريا ، هي مادة مذابة تبرد الذوبان بعد إذابة أيوناتها. NH₄⁺ يحل بطريقة مماثلة ل Ca²⁺, على الرغم من أنه ربما يكون بسبب جزيئات رباعي السطوح ، إلا أنه يحتوي على جزيئات أقل من H₂او حوله و لا₃^- يحل بالطريقة نفسها مثل الأنيونات Cl^- (OH₂-O₂NO- H₂O).

مراجع

1. جلاسستون س. (1970). معاهدة الكيمياء والفيزياء. أغيلار ، س. ، مدريد ، إسبانيا.
2. بياض ، ديفيس ، بيك وستانلي. الكيمياء. (الطبعة الثامنة). CENGAGE التعلم.
3. ايرا ن. ليفين. (2014). مبادئ الكيمياء الفيزيائية. الطبعة السادسة. مولودية جراو هيل.
4. قاموس كيميائي. (2017). تعريف الخلاص تم الاسترجاع من: chemicool.com
5. بلفورد آر. عمليات الذوبان. كيمياء LibreTexts. تم الاسترجاع من: chem.libretexts.org
6. ويكيبيديا. (2018). اذابة. تم الاسترجاع من: en.wikipedia.org
7. هاردينجر أ. ستيفن. (2017). مسرد مصور للكيمياء العضوية: الذوبان. تم الاسترجاع من: chem.ucla.edu
8. تصفح غوبي. (بدون تاريخ). عملية الخراب تم الاسترجاع من: surfguppy.com