PAGLUTAS: PROSESO, PAGKAKAIBA SA HYDRATION AT MGA HALIMBAWA - CHEMISTRY - 2025

Ang pag- iisa ay ang pisikal at kemikal na pagbubuklod sa pagitan ng mga solitiko na partikulo at solvent sa isang solusyon. Nag-iiba ito mula sa konsepto ng solubility sa katotohanan na walang thermodynamic equilibrium sa pagitan ng isang solid at natunaw na mga partikulo.

Ang unyon na ito ay responsable para sa mga natunaw na solido na "mawala" sa pagtingin ng mga manonood; kapag sa katotohanan, ang mga particle ay nagiging napakaliit at nagtatapos ng "balot" sa mga sheet ng solvent molekula, na ginagawang imposible silang obserbahan.

Pinagmulan: Gabriel Bolívar

Ang isang napaka pangkalahatang sketch ng pag-alis ng isang maliit na butil ng M ay kinakatawan sa itaas na imahe.M ay maaaring maging alinman sa isang ion (M ⁺ ) o isang molekula; at ang S ay ang solvent molekula, na maaaring maging anumang tambalang nasa estado ng likido (kahit na maaari ding maging gasgas).

Tandaan na ang M ay napapalibutan ng anim na molekula ng S, na bumubuo sa kung ano ang kilala bilang ang globo ng pangunahing pag-iisa. Ang iba pang mga molekula ng S sa isang mas malaking distansya ay nakikipag-ugnay sa mga puwersa ng Van der Waals kasama ang dating, na bumubuo ng isang globo ng pangalawang pag-iisa, at iba pa hanggang sa ang ilang pag-order ay hindi maliwanag.

Proseso ng paglutas

Pinagmulan: Gabriel Bolívar

Molekular, paano ang proseso ng pag-aalis? Ang imahe sa itaas ay nagbubuod ng mga kinakailangang hakbang.

Ang mga solvent molekula, na asul na kulay, ay una na iniutos, lahat ay nakikipag-ugnay sa bawat isa (SS); at lila na solitiko na mga partikulo (ions o molekula) ay ganoon din ang ginagawa ng may malakas o mahina na pakikipag-ugnay sa MM.

Para mangyari ang pag-iisa, ang parehong solvent at solute ay dapat palawakin (pangalawang itim na arrow) upang payagan ang mga pakikipag-ugnay sa solute-solvent (MS).

Ito ay nangangahulugang pagbawas sa mga solute-solute at solvent-solvent na pakikipag-ugnay; pagbaba na nangangailangan ng enerhiya, at samakatuwid ang unang hakbang na ito ay endothermic.

Kapag ang solute at solvent ay nagpalawak ng molekular, ang dalawang halo at palitan ng mga lugar sa espasyo. Ang bawat lilang bilog sa ikalawang imahe ay maaaring ihambing sa isa sa unang imahe.

Ang isang pagbabago sa antas ng pag-order ng mga particle ay maaaring detalyado sa imahe; iniutos sa simula, at nagkakagulo sa dulo. Bilang isang kinahinatnan, ang huling hakbang ay exothermic, dahil ang pagbuo ng bagong mga pakikipag-ugnay sa MS ay nagpapatatag ng lahat ng mga partikulo sa solusyon.

Mga aspeto ng enerhiya

Sa likod ng proseso ng pag-aalis, maraming mga masigasig na aspeto na dapat isaalang-alang. Una: Pakikipag-ugnayan sa SS, MM at MS.

Kapag ang mga pakikipag-ugnay sa MS, iyon ay, sa pagitan ng solute at solvent, ay mas mataas (malakas at matatag) kumpara sa mga indibidwal na sangkap, nagsasalita kami ng isang exothermic solification process; at samakatuwid, ang enerhiya ay inilabas sa daluyan, na maaaring mapatunayan sa pamamagitan ng pagsukat ng pagtaas ng temperatura na may isang thermometer.

Kung, sa kabilang banda, ang mga pakikipag-ugnayan sa MM at SS ay mas malakas kaysa sa MS, kung gayon upang "mapalawak" ay kakailanganin nila ng mas maraming enerhiya kaysa makamit nila sa sandaling kumpleto na ang pag-solido.

Nagsasalita kami pagkatapos ng isang endothermic na proseso ng pag-aalis. Dahil dito, naitala ang isang pagbagsak sa temperatura, o kung ano ang pareho, ang mga paligid ay pinalamig.

Mayroong dalawang pangunahing mga kadahilanan na nagdidikta kung ang isang solus ay natutunaw sa isang solvent. Ang una ay ang pagbabago ng enthalpy na solusyon (ΔH _dis ), tulad ng ipinaliwanag, at ang pangalawa ay ang pagbabago ng entropy (ΔS) sa pagitan ng solute at natunaw na solute. Kadalasan, ang ΔS ay nauugnay sa pagtaas ng sakit na nabanggit din sa itaas.

Mga intermolecular na pakikipag-ugnay

Nabanggit na ang pag-iisa ay bunga ng pisikal at bono sa pagitan ng solusyo at solvent; subalit, ano ba talaga ang mga pakikipag-ugnayan o unyon?

Kung ang solute ay isang ion, M ⁺ , ang tinatawag na mga pakikipag-ugnay ng ion-dipole (M ⁺ -S) ay naganap ; at kung ito ay isang molekula, kung gayon magkakaroon ng mga pakikipag-ugnay sa dipole-dipole o mga pwersang nagkakalat ng London.

Kung pinag-uusapan ang mga pakikipag-ugnay sa dipole-dipole, sinasabing mayroong isang permanenteng dipole moment sa M at S. Kaya, ang region-electron-rich na rehiyon ng M ay nakikipag-ugnay sa δ + electron-mahirap na rehiyon ng S. Ang resulta ng lahat ng ito Ang mga pakikipag-ugnay ay ang pagbuo ng maraming mga pag-aalis ng spheres sa paligid ng M.

Bilang karagdagan, mayroong isa pang uri ng pakikipag-ugnay: ang coordinate. Dito, ang mga molekula ng S ay bumubuo ng koordinasyon (o dative) na mga bono na may M, na bumubuo ng iba't ibang mga geometry.

Ang isang pangunahing panuntunan para sa pag-alaala at hulaan ang kaakibat sa pagitan ng solute at solvent ay: tulad ng natutunaw. Samakatuwid, ang mga polar na sangkap ay madaling matunaw sa pantay na mga polar solvents; at mga sangkap na nonpolar na natutunaw sa mga nonpolar solvents.

Mga pagkakaiba sa hydration

Pinagmulan: Gabriel Bolívar

Paano naiiba ang pag-iisa sa hydration? Ang dalawang magkaparehong proseso, maliban na ang mga molekulang S, sa unang imahe, ay pinalitan ng tubig ng HOH.

Sa itaas na imahe maaari mong makita ang isang cation na M ^{+ na} napapalibutan ng anim na H ₂ O na mga molekula.Tandaan na ang mga atomo ng oxygen (sa pulang kulay) ay nakatuon sa positibong singil, sapagkat ito ang pinaka electronegative at samakatuwid. kapwa may pinakamataas na negatibong density δ-.

Sa likod ng unang globo ng hydration, ang iba pang mga molekula ng tubig ay pinagsama-sama sa pamamagitan ng mga bono ng hydrogen (OH ₂ -OH ₂ ). Ito ay mga pakikipag-ugnay sa ion-dipole. Gayunpaman, ang mga molekula ng tubig ay maaari ring makabuo ng mga bono ng koordinasyon na may positibong sentro, lalo na kung ito ay metal.

Kaya, ang mga sikat na water complex, M (OH ₂ ) _n , nagmula . Dahil ang n = 6 sa imahe, ang anim na molekula ay nakatuon sa paligid ng M sa isang koordinasyon na octahedron (ang panloob na globo ng hydration). Depende sa laki ng M ⁺ , ang laki ng singil nito, at ang pagkakaroon ng electronic nito, ang globo na ito ay maaaring maging mas maliit o mas malaki.

Ang tubig ay marahil ang pinaka-kamangha-manghang kakayahang makabayad ng utang ng lahat: natutunaw nito ang isang hindi mababawas na halaga ng mga solute, ay masyadong polar isang solvent, at may isang abnormally mataas na dielectric na pare-pareho (78.5 K).

Mga halimbawa

Ang tatlong halimbawa ng pag-aalis sa tubig ay nabanggit sa ibaba.

Kaltsyum klorido

Sa pamamagitan ng pagtunaw ng calcium klorido sa tubig, ang init ay pinakawalan bilang Ca ²⁺ cations at Cl ^- anions solvate . Ang Ca ²⁺ ay napapalibutan ng isang bilang ng mga molekula ng tubig na katumbas o higit sa anim (Ca ²⁺ -OH ₂ ).

Gayundin, ang Cl ^- ay napapalibutan ng mga atom ng hydrogen, ang δ + na rehiyon ng tubig (Cl ^- -H ₂ O). Ang init na inilabas ay maaaring magamit upang matunaw ang masa ng yelo.

Urea

Sa kaso ng urea, ito ay isang organikong molekula na may istraktura H ₂ N - CO - NH ₂ . Kapag nalulutas, ang mga H ₂ O na mga molekula ay bumubuo ng mga bono ng hydrogen kasama ang dalawang pangkat ng amino (-NH ₂ -OH ₂ ) at kasama ang pangkat na carbonyl (C = O-H ₂ O). Ang mga pakikipag-ugnay na ito ay may pananagutan para sa mahusay na pag-iingat sa tubig.

Gayundin, ang paglusaw nito ay endothermic, iyon ay, pinapalamig nito ang lalagyan ng tubig kung saan idinagdag.

Ammonium nitrate

Ang ammonium nitrate, tulad ng urea, ay isang solute na pinapalamig ang solusyon pagkatapos ng pag-alis ng mga ion nito. Ang NH ₄ ⁺ ay nalulutas sa isang katulad na paraan sa Ca ²⁺ , bagaman marahil dahil sa geometry ng tetrahedral nito ay mas kaunti ang mga H ₂ O na mga molekula sa paligid nito; at HINDI ₃ ^- ay nalulutas sa parehong paraan tulad ng Cl ^- (OH ₂ -O ₂ NO- H ₂ O) anions .

Mga Sanggunian

1. Glasstone S. (1970). Treaty of Chemistry at Physics. Aguilar, SA, Madrid, Spain.
2. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Chemistry. (Ika-8 ed.). CENGAGE Pag-aaral.
3. Ira N. Levine. (2014). Mga Prinsipyo ng Physicalicochemistry. Ika-anim na edisyon. Mc Graw Hill.
4. Diksyunaryo ng Chemicool. (2017). Kahulugan ng Paglutas. Nabawi mula sa: chemicool.com
5. Belford R. (nd). Mga Proseso ng Paglutas. Chemistry LibreTexts. Nabawi mula sa: chem.libretexts.org
6. Wikipedia. (2018). Kaligtasan. Nabawi mula sa: en.wikipedia.org
7. Hardinger A. Steven. (2017). Isinalarawan na Glossary ng Organic Chemistry: Solusyon. Nabawi mula sa: chem.ucla.edu
8. Surf Guppy. (sf). Ang Proseso ng Paglutas. Nabawi mula sa: surfguppy.com