1.1. Solvenții fenomenului
Problema constantelor de disociere termodinamice ale polielectroliților nu poate fi rezolvată fără a lua în considerare toate fenomenele în soluțiile de electroliți puternici și slabi în soluții apoase și în solvenți organici.
În electrolit soluții apar interacțiuni foarte complicate ale solutului cu solvent, ceea ce conduce, după cum se va arăta mai jos, în funcție de proprietățile lor (puterea acido-bazic al electrolitului și solvent, iar polaritatea momentelor dipol, constanta dielectrică, produsul ionic al solventului, etc.) formarea, în unele cazuri, solvații moleculare, în altele - la disocierea ionilor solvatate și, în unele cazuri - pentru a forma particule predominant asociate sub formă de perechi de ioni, tripleti il și chiar mai mulți asociați. Astfel, se poate presupune că soluția de electrolit ionii liberi si molecule.
Efectele solvatare apar din interacțiunea dintre moleculele de solvent (dintre care majoritatea au un caracter dipol) cu particule de solut. Natura acestor interacțiuni electrostatice parțial (fizic, solvatare nespecifice) parțial chimice (chimic sau specific, solvatare), și, în esență, aceste efecte sunt reduse la două tipuri de interacțiuni în soluție (interacțiuni electrostatice sau chimice).
Natura efectelor de solvatare este determinată de proprietățile particulelor dizolvate și chiar mai mult de proprietățile solventului.
Majoritatea solvenților se caracterizează printr-o natură polară. În astfel de solvenți, sunt posibile solvări fizice și chimice. solvatare fizice observate în principal pentru molecule și ioni nedisociat insuficiente tind să formeze legături de coordonare (mulți anioni, ionii de metale alcaline și alcalino-pământoase -na +. K +. Ca2 +. Ba 2+, anioni organici). interacțiunile ion-dipol - Formarea solvați moleculelor datorate van der Waals și interacțiuni dipol-dipol, și formarea ionilor solvatate (Ion · nS) nedisociat.
Procesul de disociere, adică dizolvarea unei substanțe într-un solvent, continuă, după cum se va observa, destul de dificil. De exemplu, ecuația pentru disocierea moleculelor de acid acetic într-o soluție apoasă în ioni de hidrogen și ioni de acetat:
Nu reflectă toate procesele care apar de fapt când acidul acetic este dizolvat în apă.
Disocierea acidului acetic are loc sub influența moleculelor de solvent H2O, care este cea mai obișnuită și este utilizată ca mediu pentru realizarea reacțiilor. Moleculele de H2O afectează moleculele de acid acetic. Un număr de procese de interacțiune între moleculele substanței dizolvate, adică acidul acetic în acest exemplu, și moleculele solvent-apă au loc în soluție. Aceste procese sunt însoțite de formarea de noi particule. În acest exemplu, moleculele de apă separă ionul H + de moleculele de acid acetic. care le atașează o moleculă de H2O:
Astfel se formează ionul H + hidratat. care se numește ionul hidroxoniu. Acești ioni, la rândul lor, interacționează cu moleculele de apă și formează ioni de acetat hidratați cu molecule de H2O:
Prin urmare, atunci când disocierea electrolitică a acidului acetic se formează în soluție apoasă de ioni H + și CH3COO- nu sunt în formă pură, ci sub formă de ioni de hidroniu hidratați și acetat. Acidul acetic prezintă în apă, după cum știm, proprietăți slabe ale acidului.
Dacă amoniacul lichid este ales ca solvent, atunci acesta prezintă aceleași proprietăți puternice ca și cele minerale:
Compusul CH3COOH într-un solvent mai protogenic, acidul fluorhidric lichid, prezintă baze funcții ne-intrinseci, fiind acceptorul unui ion de hidrogen:
În același timp, acidul fluorhidric, la rândul său, devine o bază cu privire la solventul cu o afinitate chiar mai scăzută pentru proton (acid percloric):
Toate acestea arată că comportamentul substanței dizolvate este puternic influențat de natura și proprietățile mediului (cum ar fi mediul - strada, care poate stimula eroul sau, dimpotrivă, anticorpul).
Efectul solventului este confirmat de următorul raționament.
În general, procesul de disociere electrolitică într-o soluție apoasă pentru electrolitul KtAn, în funcție de mărimea și sarcina ionică, poate fi reprezentat prin următoarea ecuație:
Într-o soluție apoasă, electrolitul KtAn sub influența moleculelor (m + n) H2O formează Kt +. hidratat cu molecule de apă m și An-. care se atașează la sine n molecule de apă.
De fapt, procesul de disociere electrolitic este chiar mai dificil într-o soluție apoasă. Moleculele electrolitice nu se descompun KtAn imediat pentru a forma ionii hidratați, iar prima moleculă atașată de H2O sau alt solvent, așa cum este prezentat în ecuația (1.1). În funcție de natura și proprietățile procesului de solvent (1.1) se poate opri la oricare echilibru, adică procesul predominant poate fi formarea de solvați (de exemplu, în solvenți nepolari cu constantele dielectrice joase) sau formarea ionilor solvate (în solvenți polari cu slab proprietăți acide și constantă dielectrică ridicată) sau perechi de ioni formate ioni solvatate sau asociați (în solvenți cu polaritate coborâtă cu joasă dielectric constantă cu atomi de hidrogen în mișcare înceată). În această formă de compuși instabili numit solvați (hidrați) și procesul care are loc într-o soluție a substanței de testat - formarea solvatii:
Moleculele electrolitului KtAn se atașează singure la moleculele solventului cu formarea de solvați. Solvații formați sub acțiunea noilor molecule de solvent se descompun în ioni solvați. Există un proces de disociere a solvaților:
Produsul solvatat KtAn × Sy sub influența x moleculelor de solvenți formează Kt +. solvatat de molecule m ale solventului și An-. solvatat de n molecule ale solventului.
Interacțiunea solventului cu substanța dizolvată nu se oprește acolo. Ionii solvați care rezultă se combină unul cu celălalt. Acest proces este procesul de formare a perechilor de ioni (sau asocierea ionilor solvați):
Când ionii solvați sunt combinați, se formează perechi de ioni sau gemeni. Acest procedeu este observat mai ales într-un mediu de solvent (cu un hidrogen puțin în mișcare) cu o constantă dielectrică suficient de mică e. adică în mediul unor astfel de solvenți, în care are loc o interacțiune puternică între ionii încărcați opuși. În astfel de medii, se formează nu numai gemeni, ci și asociați mult mai complexi, de exemplu, se unesc trei (sau mai mulți) ioni solvați:
a cărui raport depinde de mărimea și sarcina lui Kt și An.
În general, fenomenul solvatare constă în faptul că ionii mutați în soluție împreună cu o parte din solvent, care a luat în angajament cu și perturba structura solventului. Fenomenul de solvare se datorează faptului că particula încărcată (ion), care apare printre moleculele de solvent, modifică proprietățile și ordinea distribuției lor în soluție. Dacă moleculele de solvent au un moment dipol, ele interacționează cu ioni, formând învelișuri de solvat. Solvația poate apărea și datorită forțelor chimice non-Coulomb.
Multe săruri formează hidrați și solvați nu numai în soluții, ci și în stare solidă. Aproape toate sărurile sunt predispuse la această complexare. De exemplu, formarea de hidrați de săruri de cupru este un proces tipic de complexare. În astfel de compuși, legătura dintre ioni și molecule de H2O este pur chimică, se datorează valenței obișnuite de coordonare tipică pentru compușii complexe.
Astfel, cu toate dovezile rezultă concluzia că este nevoie de o estimare corectă a numerelor solvatului ns.
Vă aducem la cunoștință jurnale publicate în editura "Academia de Istorie Naturală"
(Factor de impact ridicat al RINC, subiectul jurnalelor acoperă toate domeniile științifice)
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: