Proses solvasi, perbedaan dengan hidrasi dan contoh



itu solvasi adalah penyatuan fisik dan kimia antara partikel terlarut dan pelarut dalam larutan. Ini berbeda dari konsep kelarutan dalam kenyataan bahwa tidak ada kesetimbangan termodinamika antara zat padat dan partikel terlarutnya.

Serikat ini bertanggung jawab atas padatan terlarut "menghilang" di hadapan penonton; padahal sebenarnya, partikel-partikel itu menjadi sangat kecil dan akhirnya "dibungkus" oleh lembaran-molekul molekul pelarut, yang membuatnya tidak mungkin untuk mengamati mereka..

Pada gambar atas, sketsa pelarut partikel M yang sangat umum disajikan. M dapat berupa ion (M+) atau molekul; dan S adalah molekul pelarut, yang bisa berupa senyawa apa pun dalam keadaan cair (meskipun juga bisa berupa gas).

Perhatikan bahwa M dikelilingi oleh enam molekul S, yang membentuk apa yang dikenal sebagai Lingkungan solvasi primer. Molekul S lainnya pada jarak yang lebih besar berinteraksi oleh gaya Van der Waals dengan yang sebelumnya, membentuk bola solvasi sekunder, dan seterusnya sampai beberapa urutan tidak jelas..

Indeks

  • 1 Proses solvasi
  • 2 aspek energetik
  • 3 Interaksi antarmolekul
  • 4 Perbedaan dengan hidrasi
  • 5 Contoh
    • 5.1 Kalsium klorida
    • 5.2 Úrea
    • 5.3 Amonium nitrat
  • 6 Referensi

Proses solvasi

Secara molekuler, bagaimana proses solvasinya? Gambar di atas merangkum langkah-langkah yang diperlukan.

Molekul pelarut, berwarna biru, pada awalnya dipesan dengan berinteraksi satu sama lain (S-S); dan partikel (ion atau molekul) dari zat terlarut, berwarna ungu, melakukan hal yang sama dengan interaksi M-M yang kuat atau lemah.

Agar solvasi terjadi, baik solvent dan solute harus mengembang (panah hitam kedua) untuk memungkinkan interaksi solute-solvent (M-S).

Ini tentu menyiratkan penurunan interaksi zat terlarut dan zat terlarut; penurunan yang membutuhkan energi, dan karena itu, langkah pertama ini adalah endotermik.

Setelah zat terlarut dan pelarut telah diperluas secara molekuler, mereka berdua bercampur dan bertukar tempat di ruang angkasa. Setiap lingkaran ungu di gambar kedua dapat dibandingkan dengan yang ada di gambar pertama.

Perubahan tingkat pemesanan partikel dapat dirinci dalam gambar; diperintahkan di awal, dan berantakan di akhir. Sebagai konsekuensinya, langkah terakhir adalah eksoterm, karena pembentukan interaksi M-S yang baru menstabilkan semua partikel disolusi..

Aspek energi

Di balik proses solvasi, ada banyak aspek energetik yang harus diperhitungkan. Pertama: interaksi S-S, M-M dan M-S.

Ketika interaksi M-S, yaitu, antara zat terlarut dan pelarut, sangat unggul (kuat dan stabil) dibandingkan dengan komponen individu, kita berbicara tentang proses solvasi eksotermik; dan karena itu, energi dilepaskan ke media, yang dapat diperiksa dengan mengukur kenaikan suhu dengan termometer.

Jika, di sisi lain, interaksi M-M dan S-S lebih kuat daripada interaksi M-S, maka untuk "memperluas" mereka akan membutuhkan lebih banyak energi daripada yang mereka dapatkan setelah solvasi berakhir..

Ini kemudian berbicara tentang proses pelarutan endotermik. Karena ini, penurunan suhu dicatat, atau apa yang sama, lingkungan didinginkan.

Ada dua faktor mendasar yang menentukan apakah zat terlarut atau tidak dalam pelarut. Yang pertama adalah perubahan entalpi pembubaran (ΔHdis), seperti yang baru saja dijelaskan, dan yang kedua adalah perubahan entropi (ΔS) antara zat terlarut dan zat terlarut terlarut. Secara umum, isS dikaitkan dengan peningkatan gangguan yang juga disebutkan di atas.

Interaksi antarmolekul

Disebutkan bahwa solvasi adalah hasil dari penyatuan fisik dan kimia antara zat terlarut dan pelarut; Namun, seberapa tepatnya interaksi atau serikat ini?

Jika zat terlarut adalah ion, M+, interaksi ion-dipol disebut terjadi (M+-S); dan jika itu adalah molekul, maka akan ada interaksi dipol-dipol atau gaya dispersi dari London.

Ketika kita berbicara tentang interaksi dipol-dipol, dikatakan bahwa ada momen dipol permanen di M dan S. Dengan demikian, daerah kaya elektron δ-dari M berinteraksi dengan daerah miskin elektron δ + S. Hasil dari semua ini interaksi adalah pembentukan beberapa bola solvasi di sekitar M.

Selain itu, ada jenis interaksi lain: koordinator. Di sini, molekul-molekul S membentuk koordinasi (atau datif) dengan M, membentuk geometri yang berbeda.

Aturan mendasar untuk menghafal dan memprediksi afinitas antara zat terlarut dan pelarut adalah: sama larut menjadi sama. Karena itu, zat-zat polar mudah larut dalam pelarut polar; dan zat apolar larut dalam pelarut apolar.

Beda dengan hidrasi

Bagaimana solvasi berbeda dari hidrasi? Dua proses yang identik, kecuali bahwa molekul S, dari gambar pertama, disubstitusi oleh air, H-O-H.

Pada gambar atas Anda dapat melihat kation M+ dikelilingi oleh enam molekul H2O. Perhatikan bahwa atom oksigen (merah) diarahkan ke muatan positif, karena merupakan yang paling elektronegatif dan karenanya memiliki kerapatan negatif tertinggi δ-.

Di belakang bola hidrasi pertama, molekul air lainnya dikelompokkan sekitar oleh ikatan hidrogen (OH2-OH2). Ini adalah interaksi tipe ion-dipol. Namun, molekul air juga dapat membentuk ikatan koordinasi dengan pusat positif, terutama jika logam.

Dengan demikian, aquocomplex yang terkenal, M (OH2)n. Seperti n = 6 dalam gambar, keenam molekul diorientasikan di sekitar M dalam oktahedron koordinasi (bola dalam hidrasi). Tergantung pada ukuran M+, besarnya muatannya, dan ketersediaan elektroniknya, bola kata itu bisa lebih kecil atau lebih besar.

Air mungkin adalah pelarut yang paling mengejutkan dari semuanya: ia melarutkan jumlah zat terlarut yang tidak dapat dibandingkan, itu adalah pelarut yang terlalu polar dan memiliki konstanta dielektrik tinggi yang tidak normal (78,5 K).

Contohnya

Di bawah ini adalah tiga contoh solvasi dalam air.

Kalsium klorida

Dengan melarutkan kalsium klorida dalam air, panas dilepaskan ketika kation dilarutkan2+ dan Cl anion-. Ca2+ dikelilingi oleh sejumlah molekul air yang sama dengan atau lebih besar dari enam (Ca2+-OH2).

Juga, Cl- dikelilingi oleh atom hidrogen, wilayah δ + air (Cl--H2O). Panas yang dilepaskan dapat digunakan untuk melelehkan massa es.

Úrea

Untuk kasus urea, itu adalah molekul organik dengan struktur H2N-CO-NH2. Saat dilarutkan, molekul H2Atau bentuk jembatan hidrogen dengan dua gugus amino (-NH2-OH2) dan dengan gugus karbonil (C = O-H)2O). Interaksi ini bertanggung jawab atas kelarutannya yang besar dalam air.

Juga pembubarannya adalah endotermik, yaitu, mendinginkan wadah air di mana ia ditambahkan.

Amonium nitrat

Amonium nitrat, seperti urea, adalah zat terlarut yang mendinginkan pembubaran setelah pelarutan ion-ionnya. NH4+ solvates dengan cara yang mirip dengan Ca2+, walaupun mungkin karena geometri tetrahedral, ia memiliki lebih sedikit molekul H2Atau di sekitarnya; dan TIDAK3- solvates dengan cara yang sama seperti anion Cl- (OH2-O2TIDAK ADA2O).

Referensi

  1. Glasstone S. (1970). Perjanjian Kimia dan Fisika. Aguilar, S.A., Madrid, Spanyol.
  2. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kimia (Edisi ke-8). CENGAGE Learning.
  3. Ira N. Levine. (2014). Prinsip-prinsip Fisikaokimia. Edisi keenam. Mc Graw Hill.
  4. Kamus Chemicool. (2017). Definisi Solvasi Diperoleh dari: chemicool.com
  5. Belford R. (s.f.). Proses Solvasi. Teks Libre Kimia. Diperoleh dari: chem.libretexts.org
  6. Wikipedia. (2018). Solvasi Diperoleh dari: en.wikipedia.org
  7. Hardinger A. Steven. (2017). Illustrated Glossary of Organic Chemistry: Solvation. Diperoleh dari: chem.ucla.edu
  8. Surf Guppy. (s.f.). Proses Solvasi Diperoleh dari: surfguppy.com