การแก้ปัญหา: กระบวนการความแตกต่างกับการให้น้ำและตัวอย่าง - เคมี - 2026

การละลายคือพันธะทางกายภาพและทางเคมีระหว่างอนุภาคของตัวถูกละลายและตัวทำละลายในสารละลาย มันแตกต่างจากแนวคิดเรื่องความสามารถในการละลายในข้อเท็จจริงที่ว่าไม่มีความสมดุลทางอุณหพลศาสตร์ระหว่างของแข็งและอนุภาคที่ละลาย

สหภาพนี้เป็นผู้รับผิดชอบในการละลายของแข็ง "หายไป" ในมุมมองของผู้ชม; เมื่อในความเป็นจริงอนุภาคมีขนาดเล็กมากและสุดท้าย "ห่อ" ด้วยแผ่นโมเลกุลของตัวทำละลายทำให้ไม่สามารถสังเกตเห็นได้

ที่มา: Gabriel Bolívar

ภาพร่างทั่วไปของการละลายของอนุภาค M แสดงอยู่ในภาพด้านบน M อาจเป็นไอออน (M ⁺ ) หรือโมเลกุลก็ได้ และ S คือโมเลกุลของตัวทำละลายซึ่งอาจเป็นสารประกอบใด ๆ ในสถานะของเหลว (แม้ว่ามันจะเป็นก๊าซก็ตาม)

สังเกตว่า M ถูกล้อมรอบด้วยโมเลกุล S หกโมเลกุลซึ่งประกอบกันเป็นสิ่งที่เรียกว่าทรงกลมของการละลายขั้นต้น โมเลกุล S อื่น ๆ ในระยะทางที่ไกลกว่ามีปฏิสัมพันธ์โดยกองกำลังของ Van der Waals กับอดีตก่อตัวเป็นทรงกลมของความสามารถในการละลายทุติยภูมิและอื่น ๆ จนกว่าการสั่งซื้อบางส่วนจะไม่ปรากฏชัดเจน

กระบวนการแก้ปัญหา

ที่มา: Gabriel Bolívar

โมเลกุลมีกระบวนการละลายอย่างไร? ภาพด้านบนสรุปขั้นตอนที่จำเป็น

โมเลกุลของตัวทำละลายซึ่งมีสีฟ้าจะถูกเรียงลำดับในตอนแรกทั้งหมดมีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน (SS) และอนุภาคตัวถูกละลายสีม่วง (ไอออนหรือโมเลกุล) ทำเช่นเดียวกันกับปฏิกิริยา MM ที่แรงหรืออ่อนแอ

เพื่อให้เกิดการละลายได้ทั้งตัวทำละลายและตัวถูกละลายต้องขยาย (ลูกศรสีดำลูกที่สอง) เพื่อให้สามารถโต้ตอบตัวทำละลายกับตัวทำละลาย (MS) ได้

สิ่งนี้จำเป็นต้องหมายถึงการลดลงของปฏิสัมพันธ์ระหว่างตัวถูกละลายและตัวทำละลายกับตัวทำละลาย ลดลงซึ่งต้องใช้พลังงานดังนั้นขั้นตอนแรกนี้คือการดูดความร้อน

เมื่อตัวถูกละลายและตัวทำละลายขยายตัวในระดับโมเลกุลแล้วทั้งสองจะผสมและแลกเปลี่ยนที่กันในอวกาศ วงกลมสีม่วงแต่ละวงในภาพที่สองสามารถเปรียบเทียบกับวงกลมสีม่วงในภาพแรกได้

การเปลี่ยนแปลงระดับการเรียงลำดับของอนุภาคสามารถระบุรายละเอียดได้ในภาพ สั่งที่จุดเริ่มต้นและไม่เป็นระเบียบในตอนท้าย เป็นผลให้ขั้นตอนสุดท้ายคือการคายความร้อนเนื่องจากการก่อตัวของปฏิกิริยา MS ใหม่ทำให้อนุภาคทั้งหมดในสารละลายมีเสถียรภาพ

ด้านพลังงาน

เบื้องหลังกระบวนการแก้ปัญหามีหลายแง่มุมที่ต้องนำมาพิจารณา ขั้นแรก: การโต้ตอบ SS, MM และ MS

เมื่อปฏิสัมพันธ์ของ MS นั่นคือระหว่างตัวถูกละลายและตัวทำละลายนั้นสูงกว่ามาก (แข็งแรงและเสถียร) เมื่อเทียบกับส่วนประกอบแต่ละชิ้นเราจะพูดถึงกระบวนการทำละลายแบบคายความร้อน ดังนั้นพลังงานจึงถูกปล่อยออกสู่ตัวกลางซึ่งสามารถตรวจสอบได้โดยการวัดการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิด้วยเทอร์โมมิเตอร์

ในทางกลับกันหากปฏิสัมพันธ์ MM และ SS แข็งแกร่งกว่า MS ดังนั้นการ "ขยาย" จะต้องใช้พลังงานมากกว่าที่จะได้รับเมื่อการแก้ปัญหาเสร็จสมบูรณ์

เราพูดถึงกระบวนการละลายความร้อนด้วยความร้อน ในกรณีนี้มีการบันทึกอุณหภูมิที่ลดลงหรือสิ่งที่เหมือนกันสภาพแวดล้อมเย็นลง

มีปัจจัยพื้นฐานสองประการที่กำหนดว่าตัวถูกละลายละลายในตัวทำละลายหรือไม่ ประการแรกคือการเปลี่ยนแปลงเอนทาลปีของสารละลาย (ΔH _dis ) ตามที่อธิบายไว้และประการที่สองคือการเปลี่ยนแปลงเอนโทรปี (ΔS) ระหว่างตัวถูกละลายและตัวถูกละลายที่ละลาย โดยทั่วไปΔSมีความเกี่ยวข้องกับการเพิ่มขึ้นของความผิดปกติดังที่กล่าวมา

ปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุล

มีการกล่าวถึงการละลายเป็นผลมาจากพันธะทางกายภาพและทางเคมีระหว่างตัวถูกละลายและตัวทำละลาย อย่างไรก็ตามปฏิสัมพันธ์หรือสหภาพแรงงานเหล่านี้เป็นอย่างไร

ถ้าตัวถูกละลายเป็นไอออน M ^{+ จะ}เกิดปฏิกิริยาระหว่างไอออน - ไดโพล (M ⁺ -S) และถ้าเป็นโมเลกุลก็จะมีปฏิสัมพันธ์ไดโพล - ไดโพลหรือแรงกระเจิงของลอนดอน

เมื่อพูดถึงปฏิสัมพันธ์ของไดโพล - ไดโพลมีการกล่าวว่ามีโมเมนต์ไดโพลถาวรใน M และ S ดังนั้นบริเวณที่δ-ที่อุดมด้วยอิเล็กตรอนของ M จึงมีปฏิสัมพันธ์กับบริเวณที่ไม่ดีของอิเล็กตรอนδ + ของเอสผลของสิ่งเหล่านี้ ปฏิสัมพันธ์คือการก่อตัวของทรงกลมการแก้ปัญหาหลาย ๆ รอบตัวเอ็ม

นอกจากนี้ยังมีปฏิสัมพันธ์อีกประเภทหนึ่งคือผู้ประสานงาน ที่นี่โมเลกุล S จะสร้างพันธะประสาน (หรือ dative) กับ M ทำให้เกิดรูปทรงต่างๆ

กฎพื้นฐานสำหรับการจดจำและทำนายความสัมพันธ์ระหว่างตัวถูกละลายและตัวทำละลายคือ: เหมือนละลายเหมือนกัน ดังนั้นสารมีขั้วจึงละลายได้ง่ายมากในตัวทำละลายที่มีขั้วเท่ากัน และสารที่ไม่มีขั้วจะละลายในตัวทำละลายที่ไม่มีขั้ว

ความแตกต่างกับการให้น้ำ

ที่มา: Gabriel Bolívar

การละลายแตกต่างจากการให้น้ำอย่างไร? กระบวนการที่เหมือนกันทั้งสองกระบวนการยกเว้นว่าโมเลกุล S ในภาพแรกจะถูกแทนที่ด้วยน้ำ HOH

ในภาพด้านบนคุณจะเห็นไอออนบวก M ^{+ ที่}ล้อมรอบด้วยโมเลกุล H ₂ O หกโมเลกุลโปรดสังเกตว่าอะตอมของออกซิเจน (สีแดง) จะมุ่งไปที่ประจุบวกเนื่องจากเป็นอิเล็กโทรเนกาติวิตีมากที่สุด ทั้งสองมีความหนาแน่นเชิงลบสูงสุดδ-

ด้านหลังทรงกลมไฮเดรชันแรกโมเลกุลของน้ำอื่น ๆ จะถูกรวมกลุ่มด้วยพันธะไฮโดรเจน (OH ₂ -OH ₂ ) สิ่งเหล่านี้คือปฏิกิริยาระหว่างไอออน - ไดโพล อย่างไรก็ตามโมเลกุลของน้ำสามารถสร้างพันธะประสานกับศูนย์บวกได้เช่นกันโดยเฉพาะอย่างยิ่งถ้าเป็นโลหะ

ดังนั้นคอมเพล็กซ์น้ำที่มีชื่อเสียง, M (OH ₂ ) _n , มา เนื่องจาก n = 6 ในภาพโมเลกุลทั้งหกจึงถูกวางไว้รอบ ๆ M ในรูปแปดเหลี่ยมประสาน (ทรงกลมภายในของการให้น้ำ) ขึ้นอยู่กับขนาดของ M ⁺ขนาดของประจุไฟฟ้าและความพร้อมใช้งานทางอิเล็กทรอนิกส์ทรงกลมนี้อาจมีขนาดเล็กหรือใหญ่ขึ้น

น้ำอาจเป็นตัวทำละลายที่น่าทึ่งที่สุดในบรรดาตัวทำละลายที่ละลายไม่ได้เป็นจำนวนมากเป็นตัวทำละลายที่มีขั้วมากเกินไปและมีค่าคงที่ของไดอิเล็กทริกสูงผิดปกติ (78.5 K)

ตัวอย่าง

ตัวอย่างการละลายในน้ำมีสามตัวอย่างดังต่อไปนี้

แคลเซียมคลอไรด์

โดยการละลายแคลเซียมคลอไรด์ในน้ำร้อนจะถูกปล่อยออกมาเป็น Ca ²⁺ไพเพอร์และ Cl ^-แอนไอออนsolvate Ca ²⁺ล้อมรอบด้วยโมเลกุลของน้ำจำนวนหนึ่งที่มีค่าเท่ากับหรือมากกว่าหก (Ca ²⁺ -OH ₂ )

ในทำนองเดียวกัน Cl ^-ล้อมรอบด้วยอะตอมของไฮโดรเจนพื้นที่δ + ของน้ำ (Cl ^- -H ₂ O) ความร้อนที่ปล่อยออกมาสามารถใช้ละลายน้ำแข็งจำนวนมากได้

ยูเรีย

ในกรณีของยูเรียก็เป็นโมเลกุลอินทรีย์ที่มีโครงสร้าง H ₂ N - CO - NH 2 เมื่อถูกละลายโมเลกุล H ₂ O จะสร้างพันธะไฮโดรเจนกับหมู่อะมิโนทั้งสอง (-NH ₂ -OH ₂ ) และหมู่คาร์บอนิล (C = O-H ₂ O) ปฏิกิริยาเหล่านี้รับผิดชอบต่อความสามารถในการละลายได้ดีในน้ำ

ในทำนองเดียวกันการละลายของมันคือการดูดความร้อนกล่าวคือจะทำให้ภาชนะบรรจุน้ำเย็นลงเมื่อเติมน้ำเข้าไป

แอมโมเนียมไนเตรต

แอมโมเนียมไนเตรตเช่นยูเรียเป็นตัวถูกละลายที่ทำให้สารละลายเย็นลงหลังจากการละลายของไอออน NH ₄ ⁺ถูกละลายในลักษณะเดียวกับ Ca ²⁺แม้ว่าอาจเป็นเพราะรูปทรงจัตุรมุข แต่ก็มีโมเลกุล H ₂ O น้อยกว่ารอบ ๆ และ NO ₃ ^-ถูกละลายในลักษณะเดียวกับแอนไอออน Cl ^- (OH ₂ -O ₂ NO- H ₂ O)

อ้างอิง

1. กลาสสโตนเอส. (1970). สนธิสัญญาเคมีและฟิสิกส์. Aguilar, SA, Madrid, Spain
2. Whitten, Davis, Peck & Stanley เคมี. (ฉบับที่ 8) CENGAGE การเรียนรู้
3. อิราเอ็น. เลวีน. (2014) หลักฟิสิกส์เคมี. พิมพ์ครั้งที่หก. Mc Graw Hill
4. พจนานุกรม Chemicool (2017) ความหมายของการแก้ปัญหา ดึงมาจาก: chemicool.com
5. เบลฟอร์ดอาร์ (nd) กระบวนการแก้ปัญหา เคมี LibreTexts สืบค้นจาก: chem.libretexts.org
6. วิกิพีเดีย (2018) ความรอด. สืบค้นจาก: en.wikipedia.org
7. ฮาร์ดิงเกอร์เอ. สตีเวน (2017) ภาพประกอบอภิธานศัพท์เคมีอินทรีย์: การแก้ปัญหา ดึงมาจาก: chem.ucla.edu
8. ท่องปลาหางนกยูง (เอสเอฟ) กระบวนการแห่งความรอด ดึงมาจาก: surfguppy.com