Γιατί τα πράγματα διαλύονται;

Τα πράγματα διαλύονται λόγω ενός συνδυασμού παραγόντων:

1. Διαμοριακές δυνάμεις:

* Προσέλκυση μεταξύ διαλυμάτων και διαλυτών μορίων: Τα μόρια διαλυτής ουσίας πρέπει να προσελκύονται από τα μόρια του διαλύτη. Αυτά τα αξιοθέατα μπορούν να οφείλονται σε:

* δεσμός υδρογόνου: Ο ισχυρότερος τύπος έλξης, που συχνά βρίσκεται μεταξύ των μορίων νερού και των μορίων με πολικές ομάδες όπως οι αλκοόλες και τα σάκχαρα.

* αλληλεπιδράσεις διπόλης-διπόλης: Ασθενέστερη έλξη μεταξύ πολικών μορίων, όπως η αιθανόλη και η ακετόνη.

* Δυνάμεις διασποράς του Λονδίνου: Ο ασθενέστερος τύπος έλξης, που βρέθηκε μεταξύ όλων των μορίων, αλλά ισχυρότερη για μεγαλύτερα μόρια.

* Ξεπερνώντας τις αλληλεπιδράσεις διαλυτής διαλυτής ουσίας: Για να διαλυθεί διαλυμένη ουσία, πρέπει να ξεπεραστούν οι ελκυστικές δυνάμεις μεταξύ των δικών του μορίων. Αυτό είναι ευκολότερο εάν η έλξη διαλυτή διαλυτή ουσιών είναι ισχυρότερη.

2. Εντροπία:

* Αυξημένη τυχαία: Η διάλυση συχνά οδηγεί σε αύξηση της συνολικής τυχαιότητας του συστήματος (εντροπία). Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα μόρια διαλυμένης ουσίας είναι πιο απλωμένα στον διαλύτη, οδηγώντας σε μια πιο διαταραγμένη κατάσταση.

3. Ενθαλπία:

* Αλλαγές ενέργειας: Η διάλυση μπορεί να είναι είτε εξωθερμική (απελευθέρωση θερμότητας) είτε ενδοθερμική (απορροφητική θερμότητα).

* Εξαθερμική διάλυση: Οι ελκυστικές δυνάμεις μεταξύ διαλυμένης ουσίας και διαλύτη είναι ισχυρότερες από εκείνες εντός της διαλυμένης ουσίας και του διαλύτη, οδηγώντας σε απελευθέρωση ενέργειας.

* ενδοθερμική διάλυση: Οι ελκυστικές δυνάμεις εντός της διαλυμένης ουσίας και του διαλύτη είναι ισχυρότερες, απαιτώντας την εισροή ενέργειας για να τις ξεπεράσει.

Ο κανόνας "όπως διαλύεται όπως":

Ένας γενικός κανόνας είναι ότι οι πολικές διαλυμένες ουσίες διαλύονται καλά σε πολικούς διαλύτες και οι μη πολικές διαλυμένες ουσίες διαλύονται καλά σε μη πολικούς διαλύτες. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι οι δυνάμεις μεταξύ των μορίων είναι γενικά ισχυρότερες από εκείνες μεταξύ των μορίων.

Παράδειγμα:

* αλάτι (NaCl) Διαλύοντας στο νερό:

* Το νερό είναι πολικό λόγω της ανομοιογενούς κατανομής των ηλεκτρονίων, δημιουργώντας ένα μερικό θετικό φορτίο στα άτομα υδρογόνου και ένα μερικό αρνητικό φορτίο στο άτομο οξυγόνου.

* Το αλάτι είναι επίσης ιοντικό, με θετικά ιόντα νατρίου (Na+) και αρνητικά ιόντα χλωριούχου (CL-) που συγκρατούνται από ηλεκτροστατικές δυνάμεις.

* Τα μόρια του νερού περιβάλλουν τα ιόντα, με τα μερικά αρνητικά φορτία των ατόμων οξυγόνου να προσελκύονται από τα θετικά ιόντα νατρίου και τα με μερικά θετικά φορτία των ατόμων υδρογόνου που προσελκύονται από τα αρνητικά ιόντα χλωριούχου.

* Αυτή η έλξη ξεπερνά τις δυνάμεις που συγκρατούν τα ιόντα αλατιού, προκαλώντας τη διάλυση του αλατιού.

Συνοπτικά:

Η διάλυση συμβαίνει όταν οι ελκυστικές δυνάμεις μεταξύ των μορίων διαλυμένης ουσίας και διαλύτη είναι αρκετά ισχυρές ώστε να ξεπεράσουν τις δυνάμεις που κρατούν μαζί τα μόρια διαλυμένης ουσίας, ενώ παράλληλα οδηγούν σε αύξηση της τυχαιότητας (εντροπία) του συστήματος. Αυτή η διαδικασία μπορεί να είναι είτε εξωθερμική είτε ενδοθερμική, ανάλογα με τα σχετικά πλεονεκτήματα των εμπλεκόμενων αλληλεπιδράσεων.