6.3.2: Solubilitatea compușilor ionici: Săruri

Compușii polari au tendința de a se dizolva în apă și putem extinde această generalitate la cei mai polari compuși ai tuturor compușilor ionici. Sarea de masă, sau clorura de sodiu (NaCl), cel mai comun compus ionic, este solubilă în apă (360 g/L). Reamintim că NaCl este un cristal de sare compus nu din molecule discrete de NaCl, ci mai degrabă dintr-o serie extinsă de ioni Na+ și Cl- legați între ei în trei dimensiuni prin interacțiuni electrostatice. Atunci când NaCl se dizolvă în apă, interacțiunile electrostatice din interiorul cristalului trebuie să fie rupte. În schimb, atunci când compușii moleculari se dizolvă în apă, forțele intermoleculare dintre moleculele separate sunt cele care sunt întrerupte. Ne-am putea imagina că ruperea interacțiunilor ionice ar necesita un aport de energie foarte mare (am văzut deja că diamantele nu se dizolvă în apă, deoarece trebuie rupte legăturile covalente reale). Acest lucru ar fi adevărat dacă am lua în considerare doar energia necesară pentru a rupe interacțiunile ionice, după cum indică faptul că NaCl se topește la 801 oC și fierbe la 1413 oC. Dar știm că substanțe precum NaCl se dizolvă ușor în apă, deci este clar că se întâmplă altceva. Trucul este de a lua în considerare întregul sistem atunci când NaCl se dizolvă, la fel cum am făcut pentru speciile moleculare. Trebuie să luăm în considerare interacțiunile care sunt rupte și cele care se formează. Aceste schimbări în interacțiuni sunt reflectate în termenul ΔH (din ΔG = ΔH – TΔS).

Când un cristal de NaCl intră în contact cu apa, moleculele de apă interacționează cu ionii Na+ și Cl- de pe suprafața cristalului, așa cum se arată în figură. Extremitățile pozitive ale moleculelor de apă (hidrogenii) interacționează cu ionii de clorură, în timp ce extremitatea negativă a moleculelor de apă (oxigenul) interacționează cu ionii de sodiu. Astfel, ionul de pe suprafața solidului interacționează cu moleculele de apă din soluție; aceste molecule de apă VisChem animation from apă formează un grup dinamic în jurul ionului. Mișcarea termică care descrie hidratarea unui Na (care reflectă energia cinetică a moleculelor, adică ionul + pe o suprafață de NaCl.
mișcarea determinată de coliziunile cu alte molecule din sistem) deplasează apoi ionul și învelișul său de apă în soluție.116 Învelișul de apă este foarte dinamic – moleculele intră și ies din el. Interacțiunea ion-dipolară dintre ioni și moleculele de apă poate fi foarte puternic stabilizatoare (- ΔH). Procesul prin care moleculele de solvent interacționează cu moleculele de solut și le stabilizează în soluție se numește solvatare. Atunci când apa este solventul, procesul este cunoscut sub numele de hidratare.

Întrebări pentru răspuns

  • Desenați o imagine la nivel molecular a unei soluții de NaCl. Arătați toate tipurile de particule și interacțiunile prezente în soluție.

  • Când calculăm și măsurăm mărimi termodinamice (cum ar fi ΔH, ΔS și ΔG), de ce este important să specificăm sistemul și mediul înconjurător?

  • Când o substanță se dizolvă în apă, care este sistemul și care este mediul înconjurător? De ce? Ce criterii ați folosi pentru a specifica sistemul și mediul înconjurător?

  • Pentru o soluție formată din NaCl și apă, ce interacțiuni trebuie să fie depășite pe măsură ce NaCl intră în soluție? Ce interacțiuni noi se formează în soluție?

  • Dacă temperatura crește atunci când se formează soluția, ce putem concluziona despre puterea relativă a interacțiunilor care sunt rupte și a celor care se formează? Ce putem concluziona dacă temperatura scade?

  • Când măsurați temperatura unei soluții, măsurați sistemul sau mediul înconjurător?

Întrebări de reflecție

  • De ce nu este stabil învelișul de apă din jurul unui ion?

  • Care sunt limitele unui sistem biologic?

.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată.