راديكال


+ انحلال

موضوع زير مرتبط است با شيمی ۳

پيش بيني  دقيق چگونگي انحلال مواد و مقايسه حلاليت آنها در حلالها بويژه حلاليت جامدات يوني در آب نسبتا" دشوار و پيچيده است. با وجود اينكه بررسيهاي زيادي كه صورت گرفته است ولي هنوز تمام عوامل موثر وچگونگي اثر آنها بطور كامل شناخته نشده است.اما عوامل شناخته شده را مورد بررسي قرار ميدهيم

به منظور بررسي آسانتر پديده انحلال آنها را در سه حالت به شرح زير مورد بررسي قرار مي دهيم.

1)حالت اول : انحلال غيره قطبيها در حلال غيره قطبي

در اين حالت چون نيروي بين مولكولي حلال و حل شونده نزديك به هم ويكسان مي باشند و در حدود نيروي جاذبه لازم براي پيوندبين مولكولهاي حلال و حل شونده مي باشد بنابر اين اين مواد بخوبي و هر نسبتي در يكديگر حل ميشوند .در اين انحلال با تبادل انرژي محسوسي همراه نيست  ( H=0 D ) بنابر اين محلول حاصل محلول ايده أل استو و از قانون رائول پيروي ميكند. بايست توجه داشت كه در دماي ثابت مهمترين عامل أنتروپي است .تغييرات انرژي أزاد گيبس در مورد انحلال طبق رابطه زيراست.

 (  G = D H-TD S D)

اما چون H=0 Dپس G=-TD S D يعني در دماي ثابتG D انحلال فقط به تغييرات أنتروپي انحلال(S D )بستگي دارد در مواردي كه دو ماده غير قطبي به يك نسبت مولي در يكديگر حل شوند مقدار  GD در دماي ثابت 27 درجه سانتگراد معادل 034/-كيلو كالري بر مول بدست مي ايد. پس G<0 D و انحلال خود به خودي است .از طرفي چونG D فوق العاد ناچيز است عمل انحلال با تبادل انرژي محسوسي همراه نيست.

توجه : چنانچه ماده حل شدني جامد باشد ( يد , نفتالين و..) چون نيروي جاذبه بين مولكولي در حالت جامد نسبت به حالت مايع بيشتر است انرژي بيشتري براي تفكيك ذرات جامد لازم است بنابراين عمل انحلال در اينگونه موارد گرما گير است(مقدار گرماي لازم به ازائ انحلال هر مول ماده جامد غير قطبي تقريبا" برابر گرماي لازم براي ذوب يك مول از أن جامد است)

2) حالت دوم:انحلال مواد قطبي در حلالهاي قطبي

در اين حالت نيروي جاذبه بين مولكولهاي حلال وحل شونده كه در ضمن انحلال مي بايست گسسته شوند از نوع جاذبه الكترواستاتيك دو قطبي دو قطبي است كه در مقايسه با نيروي لاندن قوي تر است همچنين نيروي جاذبه اي كه بين حلال وحل شونده بوجود مي أيد نيز از همين نوع مي باشد. معمولا در اين حالت نيروي جاذبه بين مواد حلال وحل شونده بطور مجزا برابر انرژي حاصل از تشكيل پيوندها در محصول (محلول) نيست پس انحلال حل شونده قطبي در حلالهاي قطبي مي تواند گرماگير يا گرمازا باشد مثلا انحلال متيل الكل در أب كه مجموع انرژي لازم براي تفكيك پيوند در أب والكل بيشتر است از انرژي أزاد شده ناشي از تشكيل پيوند هاي جديد در محصول بين أب والكل . بنابراين H D انحلال بزرگتر از صفر است پس فرايند گرماگير است.

توجه1)محلولهايي نظير متانول در أب كه تهيه أنها با تغيرات انرژي محسوسي همراه است محلولهاي حقيقي مي نامند (مقابل محلولهاي ايده ال)كه از قانون رائول پيروي نمي كنند

توجه2)در مواردي كه حل شونده با حلال با يكديگر پيوند هيدروژني تشكيل مي دهند مقدار انرژي پيوندهاي جديد بين حلال وحل شونده به شدت افزايش ومحتواي انرژي محلول كاهش مي يابد در نتيجه نمايل براي انحلال افزايش مي يابد ودو ماده به هر نسبتي در يكديگر حل مي شوند مثل أب والكل .

توجه 3)از اينكه بين مولكول گازها نيروي جاذبه اي وجود ندارد ولازم نيست انرژي صرف شود پس فرايند انحلال گازها در حلالهاي قطبي گرما زا است .

توجه4)درمورد انحلال گازهايي همانند HCL كه انحلال أنها درأب با تفكيك يوني گاز همراه است وچون تفكيك يوني با جذب انرژي صورت مي گيرد انتظار مي رود كه انحلال گرما گير باشد ولي به علت اينكه يونهاي حاصل أبپوشيده مي شوند واين عمل با أزاد شدن انرژي كافي همراه است از اين رو در مجموع فرايند انحلال گرما زا وخود به خودي است .

توجه 5) در مورد انحلال گازها در مايعات بي نظمي كاهش مي يابد اگر بخواهيم بر اساس عامل بي نظمي پيش بيني كنيم گازها نبايستي به خوبي در مايعات حل شوند اما چون عامل انرژي H D نقش اصلي رادارد وبا توجه به رابطه گيبس مقدار GD  كوچكتر ازصفر وانحلال حود به خودي وگرما زا است .

توجه6) علت حل نشدن مواد غيره قطبي در حلالهاي قطبي نيز به دليل متفاوت بودن پيوندها در يكديگر ميباشد

3) حالت سوم: انحلال جامدات يوني در أب

فرايند انحلال در اين حالت مي توان بصورت چرخه بورن هابر  در نظر گرفت مثلا براي يك جامديوني مثلAX داريم

 

 

براساس اين قانون مي توان نوشت:  H(sol) =D Hdis +D Hhyd D

 Hsol Dگرماي انحلال و Hdis D گرماي لازم براي تفكيك يونها از شبكه بلور جامد يوني است و Hhyd D انرژي آبپوشي يونها در آب است

مقدار Hdis D به نوع سيستم شبكه بلور بويژه به ماهيت يونها بستگي دارد يعني هر چه شعاع يونها كوچكتر فاصله بين آنيون و كاتيون در شبكه كوتاهتر و بار آنيون وكاتيون بيشتر باشد انرژي شبكه بلور بيشتر است وبراي تفكيك يونها از شبكه گرماي بيشتري لازم است

مقدارHhyd  D يونها به دو عامل بستگي دارد1-قطبيت حلال كه هر چه بيشتر باشد نيروي جاذبه ( دو قطبي-يون) بين مولكولهاي حلال و يونها افزايش مي يابد در نتيجه گرماي آبپوشي بيشتر خواهد بود 2- چگالي بار يون كه هرچه بيشتر باشد انرژي آبپوشي آزاد شده نيز بيشتر خواهد بود

البته براي بررسي دقيق تر و پيش بيني درست تر انحلال جامدات يوني در آب از معادله گيبس مي بايست استفاده نمود.

نویسنده : محمد حسین سلیمی ندوشن ; ساعت ٩:۱۱ ‎ب.ظ ; ۱۳۸٢/۱٠/۱۸
تگ ها:
    پيام هاي ديگران()   لینک