Jaké faktory popisují, proč jsou iontové sloučeniny údajně rozpustné v jakémkoli polárním rozpouštědle?

Iontové sloučeniny nejsou vždy rozpustné v jakémkoliv polárním rozpouštědle. Závisí na rozpouštědle (je-li to voda nebo jiné méně polární rozpouštědlo), zda jsou rozpustné nebo ne.

Také iontové sloučeniny tvořené ionty o malé velikosti a / nebo ionty s dvojitým nebo trojitým nábojem a kationty s podobnými rozměry jako aniont jsou často nerozpustné ve vodě.

Když se stane, že iontové sloučeniny jsou ve skutečnosti rozpustné v polárním rozpouštědle, jako je voda, je to hodné vysvětlení, protože elektrostatická přitažlivost mezi kladnými a zápornými ionty je tak silná, že jednoduchá iontová sloučenina jako stolní sůl vyžaduje teplotu 801 ° C. se roztavit.

K demontáži iontové mřížky, která je nazývána, je zapotřebí vysoká dodávka energie mřížková entalpie. Tato energetická "platba" je částečně kompenzována "ziskem" energie solvatační entalpie, vyplývající z přitažlivosti mezi každým iontem a mnoha molekulami rozpouštědel, které ho mohou obklopovat opačnou polaritou.

A solvatovaného iontu může být obklopen několika skořepinami molekul rozpouštědel, v závislosti na jeho náboji a velikosti (pokud "nahý ion" má vysoký náboj a malou velikost, bude nést větší "mrak" molekul rozpouštědla).

Většina iontových látek se rozpouští ve vodě endotermicky, tj. Spontánně odečítá tepelnou energii z rozpouštědla a prostředí. To je důkaz, že entalpie mřížky je vyšší než entalpie solvatace.

Takže druhý rozhodující faktor je nezbytný pro vysvětlení rozpustnosti iontových látek a pro zodpovězení otázky. Toto je statistické neboentropický faktorRozpuštěním látky dochází ke zvýšení entropie nebo „náhodnosti“ pohybu, energií, pozic, což je způsobeno průchodem z velmi uspořádané struktury pevné mřížky do neuspořádané struktury plynového typu roztoku. Struktura směsi má vyšší statistickou pravděpodobnost (měřeno počtem ekvivalentních konfigurací nebo "mikrostatů" odpovídajících stejnému "smíšenému" makrostátu) než nemíchaný makrostát.

Vždy dochází ke zvýšení entropie, kdy se krystalická pevná látka rozpouští v rozpouštědle a je to stejný druh zvýhodněného procesu, který se děje s odpařováním, sublimací nebo difúzí.

Iontová sloučenina se nakonec rozpouští v rozpouštědle, pokud je příspěvek entropie dostatečný pro kompenzaci ztráty entalpie, která je doprovázena rozpouštěním.

To lze kvantitativně přeložit do kritéria spontánního rozpuštění: "# Delta_sG #, tj. změna volné energie, nebo Gibbsův potenciál, G = (H-TS), pro proces disoluce, by měla být negativní ". Ve vzorcích:

#Delta_sG = Delta_lH - TDelta_hS <0 #

kde # Delta_lH # je entalpie mřížky, pozitivní; # Delta_hS # je rozdíl entropie solvatace a převádí se v energetických rozměrech násobením absolutní teploty T. Příspěvek entropie # -TDelta_hS # je tak příznivý (záporný) k rozpouštění, kolik je teplota vysoká. Nejobvyklejší chování iontových sloučenin je tedy tím, že se zvyšuje teplota při zvyšování teploty.

Naopak ty sloučeniny, které se samy rozpouští exotermicky (#Delta_lH <0 #) jsou charakterizovány entalpií solvatace, která přesahuje entalpii mřížky, a jsou velmi rozpustné i při nízké teplotě.