Какие факторы описывают, почему ионные соединения предположительно растворимы в любом полярном растворителе?

Ионные соединения не всегда растворимы в любом полярном растворителе. Это зависит от растворителя (если это вода или другой менее полярный растворитель), являются ли они растворимыми или нет.

Кроме того, ионные соединения, состоящие из ионов небольшого размера и / или ионов с двойным или тройным зарядом, и катионы с размерами, подобными аниону, часто нерастворимы в воде.

Когда случается, что ионные соединения действительно растворимы в полярном растворителе, таком как вода, это заслуживает объяснения, потому что электростатическое притяжение между положительными и отрицательными ионами настолько сильно, что простое ионное соединение в виде поваренной соли требует температуры 801 ° C. расплавиться.

Высокая подача энергии необходима для демонтажа ионной решетки, которая называется энтальпия решетки, Этот энергетический «платеж» частично компенсируется энергетическим «выигрышем» за счет энтальпия сольватацииВ результате притяжения между каждым ионом и многими молекулами растворителя, которые могут окружать его с их противоположными полярностями.

сольватированный ион может быть окружен несколькими оболочками молекул растворителя, в зависимости от его заряда и размера (если «голый ион» имеет высокий заряд и небольшой размер, он будет нести большее «облако» молекул растворителя).

Большинство ионных веществ растворяются в воде эндотермически, то есть путем самопроизвольного вычитания тепловой энергии из растворителя и окружающей среды. Это свидетельствует о том, что энтальпия решетки выше энтальпии сольватации.

Итак, второй решающий фактор необходим, чтобы объяснить растворимость ионных веществ и ответить на вопрос. Это статистический илиэнтропийный фактор". При растворении вещества происходит увеличение энтропии или" случайности "движения, энергий, положений, что связано с переходом от очень упорядоченной структуры твердой решетки к неупорядоченной структуре типа газа - раствора. Структура смеси имеет более высокую статистическую вероятность (измеренную числом эквивалентных конфигураций или «микросостояний», соответствующих одному и тому же «смешанному» макросостоянию), чем несмешанный макросостояние.

Энтропия всегда увеличивается, каждый раз, когда кристаллическое твердое вещество растворяется в растворителе, и это тот же самый предпочтительный процесс, который происходит с испарением, сублимацией или диффузией.

Ионное соединение в конечном итоге растворяется в растворителе, если энтропийный вклад достаточен для компенсации потери энтальпии, сопровождающей растворение.

Это можно количественно перевести в критерий самопроизвольного растворения: «# Delta_sG #, то есть изменение свободной энергии, или потенциала Гиббса, G = (H-TS), для процесса растворения должно быть отрицательным ". В формулах:

#Delta_sG = Delta_lH - TDelta_hS <0 #

где # Delta_lH # энтальпия решетки, положительная; # Delta_hS # является разницей энтропии сольватации, и она преобразуется в измерениях энергии путем умножения абсолютной температуры T. Вклад энтропии # -TDelta_hS # настолько же благоприятен (отрицателен) к растворению, насколько высокая температура. Таким образом, наиболее обычным поведением для ионных соединений является повышение растворимости при повышении температуры.

И наоборот, те соединения, которые растворяются сами по себе экзотермически (#Delta_lH <0 #) характеризуются энтальпией сольватации, которая превышает энтальпию решетки и очень хорошо растворяются даже при низкой температуре.