ÇÖZME: SÜREÇ, HIDRASYONLA FARKLILIKLAR VE ÖRNEKLER - KIMYA - 2025

Çözme bir çözelti içinde çözünen parçacıklar ve çözücü arasındaki fiziksel ve kimyasal yapıştırmadır. Bir katı ile çözünmüş parçacıkları arasında termodinamik bir denge olmaması gerçeği, çözünürlük kavramından farklıdır.

Bu birlik, çözünmüş katıların izleyiciler açısından "kaybolmasından" sorumludur; gerçekte parçacıklar çok küçük hale gelir ve çözücü molekül tabakalarına "sarılır", bu da gözlemlenmelerini imkansız hale getirir.

Kaynak: Gabriel Bolívar

Bir M parçacığının çözülmesinin çok genel bir taslağı üstteki görüntüde gösterilmektedir, M bir iyon (M ⁺ ) veya bir molekül olabilir; ve S, sıvı haldeki herhangi bir bileşik olabilen çözücü molekülüdür (yine de gaz halinde olabilir).

M'nin, birincil çözme küresi olarak bilinen şeyi oluşturan altı S molekülü ile çevrili olduğuna dikkat edin. Daha uzak mesafedeki diğer S molekülleri, Van der Waals kuvvetleri ile birincisi ile etkileşime girerek bir ikincil çözme küresi oluşturur ve bazı sıralama belirgin olmayana kadar bu şekilde devam eder.

Çözme işlemi

Kaynak: Gabriel Bolívar

Moleküler olarak çözme süreci nasıldır? Yukarıdaki görüntü gerekli adımları özetlemektedir.

Mavi renkte olan çözücü molekülleri başlangıçta sıralanır, hepsi birbiriyle etkileşime girer (SS); ve mor çözünen parçacıklar (iyonlar veya moleküller) aynı şeyi güçlü veya zayıf MM etkileşimleriyle yapar.

Solvasyonun gerçekleşmesi için, hem çözücü hem de çözünen maddenin, çözünen-çözücü (MS) etkileşimlerine izin verecek şekilde genişlemesi (ikinci siyah ok) gerekir.

Bu, zorunlu olarak çözünen-çözünen ve çözücü-çözücü etkileşimlerinde bir azalma anlamına gelir; enerji gerektiren azalma ve bu nedenle bu ilk adım endotermiktir.

Çözünen madde ve çözücü moleküler olarak genişledikten sonra, ikisi karışır ve uzayda yer değiştirir. İkinci görüntüdeki her bir mor daire, ilk görüntüdeki ile karşılaştırılabilir.

Parçacıkların sıralama derecesindeki bir değişiklik görüntüde detaylandırılabilir; başında sıralı ve sonunda düzensiz. Sonuç olarak, yeni MS etkileşimlerinin oluşumu çözeltideki tüm parçacıkları stabilize ettiği için son adım ekzotermiktir.

Enerji yönleri

Çözme sürecinin arkasında, hesaba katılması gereken birçok enerji yönü vardır. Birincisi: SS, MM ve MS etkileşimleri.

Çözünen madde ile çözücü arasındaki MS etkileşimleri, tek tek bileşenlere kıyasla çok daha yüksek (güçlü ve kararlı) olduğunda, bir ekzotermik çözme işleminden söz ederiz; ve bu nedenle, ortama enerji salınır ve bu, sıcaklıktaki artış bir termometre ile ölçülerek doğrulanabilir.

Öte yandan, MM ve SS etkileşimleri MS'den daha güçlüyse, "genişletmek" için, çözme tamamlandığında kazandıklarından daha fazla enerjiye ihtiyaç duyacaklardır.

O halde endotermik çözme sürecinden bahsediyoruz. Bu durumda, sıcaklıkta bir düşüş kaydedilir veya aynı şey, çevre soğutulur.

Bir çözünen maddenin bir çözücü içinde çözülüp çözülmeyeceğini belirleyen iki temel faktör vardır. Birincisi , az önce açıklandığı gibi , çözelti entalpi değişimidir (ΔH _dis ) ve ikincisi, çözünen ve çözünmüş çözünen madde arasındaki entropi değişimidir (ΔS). Genel olarak ΔS, yukarıda da bahsedilen bozukluktaki artışla ilişkilidir.

Moleküller arası etkileşimler

Solvasyonun, çözünen ile çözücü arasındaki fiziksel ve kimyasal bağın sonucu olduğu belirtildi; ancak bu etkileşimler veya sendikalar tam olarak neye benziyor?

Çözünen madde bir iyon ise, M ⁺ , sözde iyon-dipol etkileşimleri (M ⁺ -S) meydana gelir ; ve eğer bu bir molekülse, o zaman dipol-dipol etkileşimleri veya Londra saçılma kuvvetleri olacaktır.

Dipol-dipol etkileşimlerinden bahsederken, M ve S'de kalıcı bir dipol momenti olduğu söylenir.Böylece, M'nin-elektron bakımından zengin bölgesi, S'nin δ + elektron açısından fakir bölgesi ile etkileşime girer.Bütün bunların sonucu Etkileşimler, M'nin etrafında birkaç çözme küresinin oluşumudur.

Ek olarak, başka bir etkileşim türü daha vardır: koordinatif. Burada S molekülleri, çeşitli geometriler oluşturan M ile koordinasyon (veya datif) bağlar oluşturur.

Çözünen madde ve çözücü arasındaki yakınlığı ezberlemek ve tahmin etmek için temel bir kural şudur: çözülür gibi. Bu nedenle, polar maddeler eşit derecede polar çözücüler içinde çok kolay çözünür; ve polar olmayan maddeler polar olmayan çözücüler içinde çözünür.

Hidrasyon ile farklılıklar

Kaynak: Gabriel Bolívar

Solvasyonun hidrasyondan farkı nedir? İlk görüntüdeki S moleküllerinin yerine su molekülleri HOH'nin gelmesi dışında iki özdeş süreç.

Üstteki görüntüde altı H ₂ O molekülü ile çevrili bir M ⁺ katyonunu görebilirsiniz.Oksijen atomlarının (kırmızı renkli) pozitif yüke doğru yönlendirildiğine dikkat edin, çünkü bu en elektronegatiftir ve bu nedenle her ikisi de en yüksek negatif yoğunluğa δ- sahiptir.

İlk hidrasyon küre arkasında, diğer su molekülleri (OH hidrojen bağları ile gruplandırılmıştır ₂ -OH ₂ ). Bunlar iyon-dipol etkileşimleridir. Bununla birlikte, su molekülleri, özellikle metalik ise, pozitif merkez ile koordinasyon bağları da oluşturabilir.

Böylece ünlü su kompleksleri M (OH ₂ ) _n ortaya çıkar . Görüntüde n = 6 olduğundan, altı molekül bir koordinasyon oktahedronunda (iç hidrasyon küresi) M etrafında yönlendirilir. M ⁺ boyutuna , yükünün büyüklüğüne ve elektronik kullanılabilirliğine bağlı olarak bu küre daha küçük veya daha büyük olabilir.

Su, belki de en şaşırtıcı çözücüdür: Ölçülemez miktarda çözünen madde çözer, çok polar bir çözücüdür ve anormal derecede yüksek dielektrik sabitine (78,5 K) sahiptir.

Örnekler

Suda üç çözme örneği aşağıda belirtilmiştir.

Kalsiyum klorür

Kalsiyum klorürü suda çözerek Ca2 ⁺ katyonları ve Cl ^- anyonları solvatı olarak ısı açığa çıkar . Ca ^{+ 2} için eşit ya da daha büyük, altı (Ca su moleküllerinin bir dizi ile çevrilidir ²⁺ -OH ₂ ).

Benzer şekilde Cl ^- , suyun δ + bölgesi olan hidrojen atomları ile çevrilidir (Cl ^- -H ₂ O). Açığa çıkan ısı, buz kütlelerini eritmek için kullanılabilir.

Üre

Üre durumunda, bu yapıda, H olan bir organik moleküldür ₂ CO - - NH, N ₂ . Solvatlanmış zaman, H, ₂ O molekülleri grup (= NH amino iki ile hidrojen bağları oluşturabilir ₂ -OH ₂ ) ile karbonil grubu (C = O-H ₂ O). Bu etkileşimler, sudaki mükemmel çözünürlüğünden sorumludur.

Aynı şekilde çözünmesi de endotermiktir yani eklendiği su kabını soğutur.

Amonyum nitrat

Amonyum nitrat, üre gibi, iyonlarının çözülmesinden sonra çözeltiyi soğutan bir çözünen maddedir. NH ₄ ⁺ , Ca ^{2 + 'ya} benzer şekilde çözülür , ancak muhtemelen dört yüzlü geometrisi nedeniyle etrafında daha az H ₂ O molekülü vardır ; ve NO ₃ ^- Cl ile aynı şekilde solvate ^- (OH ₂ = O ₂ NO- H ₂ O) anyonlar .

Referanslar

1. Glasstone S. (1970). Kimya ve Fizik Antlaşması. Aguilar, SA, Madrid, İspanya.
2. Whitten, Davis, Peck ve Stanley. Kimya. (8. baskı). CENGAGE Öğrenme.
3. Ira N. Levine. (2014). Fizikokimyanın İlkeleri. Altıncı baskı. Mc Graw Hill.
4. Chemicool Sözlüğü. (2017). Çözmenin Tanımı. Chemicool.com'dan kurtarıldı
5. Belford R. (nd). Çözme İşlemleri. Kimya LibreTexts. Chem.libretexts.org adresinden kurtarıldı
6. Vikipedi. (2018). Çözme. En.wikipedia.org adresinden kurtarıldı
7. Hardinger A. Steven. (2017). Resimli Organik Kimya Sözlüğü: Solvasyon. Kurtarıldı: chem.ucla.edu
8. Surf Guppy. (Sf). Çözme Süreci. Kurtarıldı: surfguppy.com