Welke factoren beschrijven waarom ionische verbindingen zogenaamd oplosbaar zijn in welk polair oplosmiddel dan ook?

Ionische verbindingen zijn niet altijd oplosbaar in enig polair oplosmiddel. Het hangt van het oplosmiddel af (als het water of een ander minder polair oplosmiddel is) of ze oplosbaar zijn of niet.

Ook zijn ionische verbindingen gevormd door kleine ionen en / of ionen met dubbele of drievoudige lading, en kationen met vergelijkbare afmetingen als anion, vaak onoplosbaar in water.

Wanneer het gebeurt dat een ionische verbinding feitelijk oplosbaar is in een polair oplosmiddel zoals water, is dit een verklaring waard, omdat de elektrostatische aantrekking tussen positieve en negatieve ionen zo sterk is dat een eenvoudige ionische verbinding als tafelzout een temperatuur van 801 ° C vereist gesmolten worden.

Een hoge energievoorziening is nodig om het ionische rooster te ontmantelen, dat wordt genoemd rooster enthalpie. Deze energieke "betaling" wordt gedeeltelijk gecompenseerd door de energie "winst" als gevolg van solvatie-enthalpie, resulterend uit de aantrekking tussen elk ion en de vele oplosmiddelmoleculen die het kunnen omringen met hun tegengestelde polariteiten.

EEN gesolvateerd ion kan worden omringd door verschillende schillen van oplosmiddelmoleculen, afhankelijk van de lading en de grootte (als het "naakte ion" een hoge lading en kleine omvang heeft, zal het een grotere "wolk" oplosmiddelmoleculen bevatten).

De meeste ionische stoffen worden endotherm in water opgelost, d.w.z. door spontaan thermische energie af te trekken van oplosmiddel en omgeving. Dit is een bewijs dat de roosterenthalpie hoger is dan de solvatatie-enthalpie.

Dus, een tweede beslissende factor is nodig om de oplosbaarheid van ionische stoffen te verklaren en om de vraag te beantwoorden. Dit is een statistische of "entropische factor"Door de substantie op te lossen is er een toename van entropie of" willekeur "van beweging, energieën, posities, die te wijten is aan de overgang van de zeer geordende structuur van het solide rooster naar een ongeordende - gastype structuur - van de oplossing De structuur van het mengsel heeft een hogere statistische waarschijnlijkheid (gemeten door het aantal equivalente configuraties of "microstaten" corresponderend met dezelfde "gemengde" macrostaat) dan de ongemengde macrostaat.

Er is altijd een toename van entropie, elke keer als een kristallijne vaste stof oplost in een oplosmiddel, en het is hetzelfde soort van favoriete proces dat plaatsvindt met verdamping, sublimatie of diffusie.

De ionische verbinding lost uiteindelijk op in het oplosmiddel als de entropiebijdrage voldoende is om het enthalpieverlies dat gepaard gaat met oplossen te compenseren.

Dit kan kwantitatief worden vertaald in een criterium voor spontane dissolutie: "# Delta_sG #, dat wil zeggen de variatie van vrije energie, of Gibbs-potentiaal, G = (H-TS), voor het oplossingsproces, zou negatief moeten zijn. "In formules:

#Delta_sG = Delta_lH - TDelta_hS <0 #

waar # Delta_lH # is de roosterenthalpie, positief; # Delta_hS # is het solvatatie-entropieverschil, en het wordt omgezet in energiedimensies door de absolute temperatuur T te vermenigvuldigen. De entropiebijdrage # -TDelta_hS # is even gunstig (negatief) voor oplossen als de temperatuur hoog is. Dus het meest gebruikelijke gedrag voor ionische verbindingen is om meer oplosbaar te worden als de temperatuur toeneemt.

Omgekeerd, die verbindingen die zich exotherm oplossen (#Delta_lH <0 #) worden gekenmerkt door een solvatatie-enthalpie die de roosterenthalpie overschrijdt, en zijn zelfs bij lage temperatuur zeer oplosbaar.