Τι συμβαίνει σε μοριακό επίπεδο κατά τη διάρκεια του σχηματισμού διαλύματος;
1. Αρχική κατάσταση:
* Διαλυμένη ουσία: Η ουσία που διαλύεται (π.χ. ζάχαρη) υπάρχει ως συλλογή μεμονωμένων μορίων ή ιόντων. Αυτά τα μόρια/ιόντα συγκρατούνται από ισχυρές ενδομοριακές δυνάμεις (π.χ., ομοιοπολικοί δεσμοί στη ζάχαρη).
* διαλύτης: Η ουσία που κάνει τη διάλυση (π.χ. νερό) αποτελείται επίσης από μεμονωμένα μόρια. Τα μόρια νερού προσελκύονται μεταξύ τους μέσω Διαμοριακές δυνάμεις όπως η δέσμευση υδρογόνου.
2. Η διαδικασία διάλυσης:
* Λύση: Τα μόρια του διαλύτη αρχίζουν να περιβάλλουν τα μόρια διαλυμένης ουσίας. Αυτό οδηγείται από διαμοριακές αλληλεπιδράσεις Μεταξύ του διαλύτη και της ουσίας:
* Πολικοί διαλύτες (όπως νερό): Αλληλεπιδρούν ευνοϊκά με τις πολικές διαλυμένες ουσίες (όπως η ζάχαρη) μέσω αλληλεπιδράσεων διπόλης-διπολικής και σύνδεση υδρογόνου . Το θετικό τέλος ενός μορίου νερού προσελκύεται από το αρνητικό άκρο του μορίου ζάχαρης και αντίστροφα.
* μη πολικοί διαλύτες (όπως το λάδι): Αλληλεπιδρούν ευνοϊκά με τις μη πολικές διαλυμένες ουσίες (όπως τα λίπη) μέσω των δυνάμεων διασποράς του Λονδίνου . Αυτές οι δυνάμεις προκύπτουν από προσωρινά, κυμαινόμενα δίπολα στα μόρια.
* Σπάσιμο αλληλεπιδράσεων διαλυμένης ουσίας: Τα μόρια του διαλύτη ασκούν δυνάμεις στα μόρια διαλυμένης ουσίας, τραβώντας τους εκτός από το ένα το άλλο. Αυτό ξεπερνά τις ενδομοριακές δυνάμεις κρατώντας τη διαλυτή ουσία μαζί.
* εντροπία: Η διαδικασία διαλυτοποίησης οδηγείται επίσης από εντροπία . Όταν η διαλυμένη ουσία διασκορπίζεται σε όλο τον διαλύτη, το σύστημα γίνεται πιο διαταραγμένο, πράγμα που είναι μια φυσική τάση στο σύμπαν.
3. Η λύση:
* ομοιογενές μίγμα: Τα μόρια διαλυτής ουσίας διασκορπίζονται ομοιόμορφα σε όλο τον διαλύτη, δημιουργώντας ένα ομοιογενές μίγμα.
* Δυναμική ισορροπία: Η διαδικασία διάλυσης και κρυστάλλωσης βρίσκεται σε κατάσταση δυναμική ισορροπία όπου τα ποσοστά διάλυσης και επαναπρυσταλλισμού είναι ίσοι.
Σημαντικοί παράγοντες:
* Διαλυτότητα: Η ποσότητα διαλυμένης ουσίας που μπορεί να διαλύσει σε μια δεδομένη ποσότητα διαλύτη σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία ονομάζεται Διαλυτότητα . Αυτό καθορίζεται από τη δύναμη των διαμοριακών δυνάμεων μεταξύ των μορίων διαλυμένης ουσίας και διαλύτη.
* Θερμοκρασία: Η αύξηση της θερμοκρασίας αυξάνει γενικά τη διαλυτότητα για στερεά και αέρια σε υγρά. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η αυξημένη κινητική ενέργεια των μορίων οδηγεί σε μεγαλύτερη αλληλεπίδραση και διάλυση.
Συνοπτικά:
Ο σχηματισμός μιας λύσης είναι μια πολύπλοκη διαδικασία που οδηγείται από την αλληλεπίδραση των διαμοριακών δυνάμεων, της εντροπίας και των σχετικών δυνάμεων αυτών των δυνάμεων. Η κατανόηση αυτής της διαδικασίας είναι ζωτικής σημασίας για την εξήγηση πολλών χημικών και βιολογικών φαινομένων.
