Aké faktory opisujú, prečo sú iónové zlúčeniny údajne rozpustné v akomkoľvek polárnom rozpúšťadle?

Iónové zlúčeniny nie sú vždy rozpustné v akomkoľvek polárnom rozpúšťadle. Závisí od rozpúšťadla (ak je to voda alebo iné menej polárne rozpúšťadlo), či sú rozpustné alebo nie.

Tiež iónové zlúčeniny tvorené iónmi s malou veľkosťou a / alebo iónmi s dvojitým alebo trojitým nábojom a katiónmi s podobnými rozmermi ako anión sú často nerozpustné vo vode.

Keď sa stane, že iónové zlúčeniny sú skutočne rozpustné v polárnom rozpúšťadle, ako je voda, je to hodné vysvetlenia, pretože elektrostatická príťažlivosť medzi pozitívnymi a negatívnymi iónmi je taká silná, že jednoduchá iónová zlúčenina ako stolová soľ vyžaduje teplotu 801 ° C roztaviť.

Vysoká energia je potrebná na demontáž iónovej mriežky, ktorá sa nazýva entalpia mriežky, Táto energická "platba" je čiastočne kompenzovaná "ziskom" energie solvatačná entalpia, ktoré sú výsledkom príťažlivosti medzi každým iónom a mnohými molekulami rozpúšťadla, ktoré ho môžu obklopovať opačnými polaritami.

solvátovaný ión môžu byť obklopené niekoľkými škrupinami molekúl rozpúšťadla, v závislosti od ich náboja a veľkosti (ak "nahý ión" má vysoký náboj a malú veľkosť, bude niesť väčší "oblak" molekúl rozpúšťadla).

Väčšina iónových látok je rozpustená vo vode endotermicky, t.j. spontánnym odčítaním tepelnej energie z rozpúšťadla a prostredia. To je dôkaz, že entalpia mriežky je vyššia ako entalpia solvatácie.

Takže druhý rozhodujúci faktor je potrebný na vysvetlenie rozpustnosti iónových látok a na zodpovedanie otázky. Toto je štatistické aleboentropický faktorRozpustením substancie dochádza k zvýšeniu entropie alebo „náhodnosti“ pohybu, energií, pozícií, čo je spôsobené prechodom od veľmi usporiadanej štruktúry pevnej mriežky k neusporiadanej štruktúre typu plynu. Štruktúra zmesi má vyššiu štatistickú pravdepodobnosť (meranú počtom ekvivalentných konfigurácií alebo "mikrostatov", ktoré zodpovedajú rovnakému "zmiešanému" makrostátu) ako nemiešaný makrostát.

Vždy dochádza k zvýšeniu entropie, vždy keď sa kryštalická pevná látka rozpustí v rozpúšťadle a je to rovnaký druh zvýhodneného procesu, ktorý sa deje pri odparovaní, sublimácii alebo difúzii.

Iónová zlúčenina sa nakoniec rozpúšťa v rozpúšťadle, ak príspevok entropie postačuje na kompenzáciu straty entalpie, ktorá sprevádza rozpúšťanie.

To sa dá kvantitatívne preložiť do kritéria spontánneho rozpustenia: "# # Delta_sG, tj zmena voľnej energie alebo Gibbsov potenciál, G = (H-TS) pre proces disolúcie by mala byť záporná ". Vo vzorcoch:

#Delta_sG = Delta_lH - TDelta_hS <0 #

kde # # Delta_lH je entalpia mriežky, pozitívna; # # Delta_hS je rozdiel entropie solvatácie a konvertuje sa v energetických rozmeroch vynásobením absolútnej teploty T. Príspevok entropie # # -TDelta_hS je rovnako priaznivý (záporný) k rozpúšťaniu, koľko je teplota vysoká. Najčastejším správaním iónových zlúčenín je teda zvýšenie rozpustnosti pri zvyšovaní teploty.

Naopak, tie zlúčeniny, ktoré sa rozpúšťajú exotermicky (#Delta_lH <0 #) sú charakterizované entalpiou solvatácie, ktorá prevyšuje entalpiu mriežky a sú veľmi rozpustné aj pri nízkej teplote.