تبلیغات
شیمی سال اول متوسطه - انحلال پذیری جامدات در آب
دوشنبه 9 آبان 1390

انحلال پذیری جامدات در آب

   نوشته شده توسط: محمد پاینده پیمان    

تصویر

نگاه کلی

وقتی در مورد یک حلال خوب بحث می‌شود، اولین گزینه‌ای که به ذهن می‌رسد آب می‌باشد. آب با اینکه یکی از پُرکاربردترین حلالها می‌باشد، اما باید در نظر داشت که آب مقادیر قابل توجهی از مواد فلزی یا درشت مولکولها را در خود حل نمی‌کند. تعداد نسبتا کمی از مواد مولکولی در آب حل می‌شوند (یعنی مواد مولکولی که قطبی باشند یا با آب ، پیوند هیدروژنی تشکیل دهند).

تنها جامدات یونی را می‌توان مواد محلول در آب تلقی کرد. اما با این همه آب یک حلال بسیار مهم ، ارزان ، قابل دسترس و پُر استفاده می‌باشد. موضوع مطرح شده در این بحث فرایندی است که طبق آن چگونگی انحلال مواد قابل حل در آب توضیح داده می‌شود.

تاثیر متقابل مولکولهای آب و ماده حل شدنی

ماهیت تاثیر متقابل بین مولکولهای آب و یونها در محلولهای آبی موضوعی مهم و قابل مطالعه می‌باشد. یونهای منفی در محلولهای آبی بر اثر نیروهای جاذبه بین مولکولهای دو قطبی و یونها یا در صورت امکان بر اثر پیوند هیروژنی ، هیدراته می‌شوند. تشکیل پیوند هیدروژنی بین یک یون مثبت و آب در صورتی امکان‌پذیر است که یون مثبت شامل اتمهای هیدروژن باشد. ()

نیروهای جاذبه بین مولکولهای آب و اغلب کاتیونهای فلزی قوی می‌باشد.

اغلب کاتیونهای فلزی با عده‌ای معین از مولکولهای آب هیدراته می‌شوند. هیدراته شدن (آبپوشی) ، انحلال پذیری ترکیبات یونی را در آب افزایش می‌دهد. بیشتر کاتیونها با شش مولکول آب و برخی با چهار مولکول آب هیدراته می‌شوند. و مولکولهای آب به صورت خوشه‌ای از طرف سر منفی (اکسیژن) ، کاتیونها را احاطه می‌کنند.

فرایند انحلال

هنگامی که ماده حل شونده در حلالی حل می‌شود، انرژی جذب شده آزاد می‌شود. مقدار واقعی این انرژی به ازای هر مول ماده حل شونده ، به غلظت محلول ایجاد شده بستگی دارد. گرمایی که به هنگام تهیه یک محلول جذب می‌شود، تفاضل انرژی لازم برای تفکیک برخی پیوندهای شیمیایی یا نیروهای جاذبه بین مولکولهای ماده حل شونده با یکدیگر و بین مولکولهای حلال باهم می‌باشد.

انرژی آزاد شده بر اثر تشکیل پیوندها و اعمال نیروهای جاذبه جدید بین ماده حل شونده و حلال می‌باشد. بنابراین وقتی یک جامد یونی در آب حل می‌شود، گرمای انحلال نمایانگر تفاوت انرژی لازم برای در هم شکستن شبکه بلوری () و انرژی آزاد شده به هنگام آبدار (هیدراته) شدن یونهاست ().

تصویر

گرمای هیدراتاسیون (آبپوشی)

گرمای آبدار شدن مجموع در اثر گرمایی بوجود می‌آید.


  • انرژی لازم برای گسستن پیوندهای هیدروژنی بین بعضی از مولکولهای آب
  • انرژی آزاد شده از آبدار شدن یونهای ماده حل شونده توسط مولکولهای آب

اگر انرژی آزاد شده در فرایند هیدراتاسیون بیش از انرژی لازم برای در هم شکستن شبکه بلور باشد، فرایند کلی انحلال گرماده می‌باشد. اما اگر انرژی هیدراتاسیون نتواند بیشتر یا برابر با انرژی شبکه باشد، به هنگام انحلال ماده حل شونده در آب گرما جذب می شود.

آبپوشی در یونهایی مانند که چگالی بار (نسبت بار به اندازه بار) زیاد است به بیشترین تعداد خود می‌رسد و در نتیجه اجزایی با پیوندهای قوی مانند تشکیل می‌شود. همه کاتیونهای فلزات واسطه در محلول آبی رقیق به صورت گونه‌های آب پوشیده وجود دارند. اما در کاتیونهایی مانند که چگالی بار کمتر است، انرژی آبپوشی کمتر می‌شود. اثرات آبپوشی در آنیونها اهمیت کمتری دارد.

تاثیر ثابت دی الکتریک آب در انحلال

قدرت حلالیت آب برای یک ترکیب یونی را می‌توان با کاهش نیروی جاذبه میان آنیونها و کاتیونها توضیح داد. طبق قانون کولن در این معادله F نیروی جاذبه الکتروستاتیکی بین دو یون مثبت و منفی ، q1 و q2 بار یونها ، r فاصله میان یونها و D خاصیت ویژه حلال (ثابت دی‌الکتریک) می‌باشد. بدیهی است که هر قدر ثابت دی‌الکتریک بیشتر باشد، نیروی جاذبه میان یونها کمتر می‌شود.

در میان تمام مایعات ، آب بالاترین ثابت دی‌الکتریک را دارد. مولکولهای قطبی و کوچک آب می‌توانند بین یونهای مثبت و منفی داخل محلول قرار گیرند. قطب منفی آب به طرف کاتیون و قطب مثبت آن به طرف آنیون می‌رود و در نتیجه مولکولهای آب می‌توانند بطور موثری یونها را از هم جدا سازند و سپس با احاطه شدن یونها با مولکولهای آب ، فرایند آبپوشی و در نتیجه انحلال ترکیب مورد نظر صورت می‌گیرد.


نازی
یکشنبه 20 اسفند 1391 07:16 ب.ظ
خوب ولی کم
نازی
یکشنبه 20 اسفند 1391 07:15 ب.ظ
خوب ولی کم
مهسا
یکشنبه 26 آذر 1391 09:19 ب.ظ
خیلی خوب بود عالییییییییییییییییییییییییییییییی خیلی
باران
پنجشنبه 16 آذر 1391 12:15 ب.ظ
مرسی
mahla
دوشنبه 13 آذر 1391 07:29 ب.ظ
ممنون. خیلی خوب بود و کمکم کرد.
Mahdis
شنبه 20 آبان 1391 03:03 ب.ظ
عالی بود
امیر
چهارشنبه 10 آبان 1391 11:36 ق.ظ
عالیه ممنون....
hasti
دوشنبه 8 آبان 1391 03:52 ب.ظ
kheili khob bod
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر