哪些因素可以说明为什么离子化合物可溶于任何极性溶剂?

哪些因素可以说明为什么离子化合物可溶于任何极性溶剂?
Anonim

离子化合物并不总是可溶于任何极性溶剂。它取决于溶剂(如果它是水或另一种极性较小的溶剂)它们是否可溶。

此外,由小尺寸离子和/或具有双电荷或三电荷的离子构成的离子化合物和具有与阴离子相似尺寸的阳离子通常不溶于水。

当碰巧离子化合物实际上可溶于极性溶剂如水时,这是值得解释的,因为正离子和负离子之间的静电吸引力非常强,以至于像食盐一样的简单离子化合物需要801°C的温度融化。

需要高能量供应来卸载离子晶格,这被称为 格焓。这种精力充沛的“支付”部分由于能量“收益”而得到补偿 溶剂化焓这是因为每个离子和许多溶剂分子之间的吸引力都会产生相反的极性。

一个 溶剂化离子 可以被几个溶剂分子壳包围,这取决于它的电荷和大小(如果“裸离子”具有高电荷和小尺寸,它将携带更大的“云”溶剂分子)。

大多数离子物质在吸热下溶解在水中,即通过自发地从溶剂和环境中减去热能。这证明晶格焓高于溶剂化焓。

因此,需要第二个决定性因素来解释离子物质的溶解度并回答这个问题。这是一个统计或“熵因子通过溶解物质,运动,能量,位置的熵或“随机性”增加,这是由于从固体晶格的非常有序的结构传递到无序 - 气体型结构 - 的解决方案混合物的结构具有比未混合的宏观酸盐更高的统计概率(通过对应于相同“混合”宏观酸盐的等效构型数或“微观状态”测量)。

每当晶体固体溶解在溶剂中时,熵总是增加,并且它是与蒸发,升华或扩散相同的有利过程。

如果熵贡献足以补偿伴随溶解的焓损失,则离子化合物最终溶解在溶剂中。

这可以在自发溶解的标准中定量翻译:“#Delta_sG#,即自由能的变化,或吉布斯势,G =(H-TS),对于解散过程,应该是负的“。在公式中:

#Delta_sG = Delta_lH - TDelta_hS <0#

哪里 #Delta_lH# 晶格焓是正的; #Delta_hS# 是溶剂化熵差,它通过乘以绝对温度T在能量维度上转换。熵贡献 #-TDelta_hS# 温度高时,对溶解有利(负)。因此,离子化合物最常见的行为是随着温度的升高而变得更易溶解。

相反,那些能够放热溶解自身的化合物(#Delta_lH <0#)的特征在于溶剂化焓超过晶格焓,并且即使在低温下也非常易溶。