Solvation, auch manchmal genannt Auflösung, ist der Prozess der Anziehungskraft und die Vereinigung von Molekülen eines Lösungsmittels mit Molekülen oder Ionen eines solute. Da sich Ionen in einem Lösungsmittel auflösen, das sie ausdehnen und umgeben durch lösende Moleküle werden.

Unterscheidung zwischen solvation, Auflösung und Löslichkeit

Durch eine IUPAC Definition ist solvation eine Wechselwirkung eines solute mit dem Lösungsmittel, das zu Stabilisierung der solute Arten in der Lösung führt. Man kann sich auch auf den Solvated-Staat beziehen, wodurch ein Ion in einer Lösung complexed durch lösende Moleküle ist. Das Konzept der solvation Wechselwirkung kann auch auf ein unlösliches Material, zum Beispiel, solvation funktioneller Gruppen auf einer Oberfläche von mit dem Ionaustauschharz angewandt werden.

Solvation ist im Konzept, das von der Auflösung und Löslichkeit verschieden ist. Auflösung ist ein kinetischer Prozess, und wird durch seine Rate gemessen. Löslichkeit misst den dynamischen erreichten Gleichgewicht-Staat, wenn die Rate der Auflösung der Rate des Niederschlags gleichkommt.

Die Rücksicht der Einheiten macht die Unterscheidung klarer. Complexation kann durch die Koordinationszahl und die komplizierten Stabilitätskonstanten beschrieben werden. Die typische Einheit für die Auflösungsrate ist mol/s. Die Einheit für die Löslichkeit kann mol/kg sein.

Durch eine irreversible chemische Änderung begleitete Verflüssigung ist auch von solvation verschieden. Zum Beispiel kann Zink nicht solvated durch Salzsäure sein, aber es kann ins auflösbare Salz-Zinkchlorid durch eine chemische Reaktion umgewandelt werden.

Lösungsmittel und zwischenmolekulare Wechselwirkungen

Polare Lösungsmittel sind diejenigen mit einer molekularen Struktur, die Dipole enthält. Wie man häufig findet, haben solche Zusammensetzungen eine hohe dielektrische Konstante. Die polaren Moleküle dieser Lösungsmittel können solvate Ionen, weil sie den passenden teilweise beladenen Teil des Moleküls zum Ion als Antwort auf die elektrostatische Anziehungskraft orientieren können. Das stabilisiert das System und schafft eine Solvation-Schale (oder Hydratationsschale im Fall von Wasser). Wasser ist das allgemeinste und gut studierte polare Lösungsmittel, aber andere, bestehen wie Acetonitril, dimethyl sulfoxide, Methanol, propylene Karbonat, Ammoniak, Vinylalkohol und Azeton. Diese Lösungsmittel können verwendet werden, um anorganische Zusammensetzungen wie Salze aufzulösen.

Solvation schließt verschiedene Typen von zwischenmolekularen Wechselwirkungen ein: das Wasserstoffabbinden, der Ion-Dipol, und die Dipoldipol-Attraktionen oder die Kräfte von van der Waals. Das Wasserstoffabbinden, der Ion-Dipol und die Dipoldipol-Wechselwirkungen kommen nur in polaren Lösungsmitteln vor. Wechselwirkungen des Ion-Ions kommen nur in ionischen Lösungsmitteln vor. Der Solvation-Prozess wird nur thermodynamisch bevorzugt, wenn die gesamte Energie von Gibbs der Lösung, im Vergleich zur Energie von Gibbs des getrennten lösenden und festen (oder Benzin oder Flüssigkeit) vermindert wird. Das bedeutet, dass die Änderung in enthalpy minus die Änderung im Wärmegewicht (multipliziert mit der absoluten Temperatur) ein negativer Wert ist, oder dass der Gibbs freie Energie des Systems abnimmt.

Das Leitvermögen einer Lösung hängt vom solvation seiner Ionen ab.

Thermodynamische Rücksichten

Für solvation, um vorzukommen, ist Energie erforderlich, individuelle Ionen von den Kristallgittern zu veröffentlichen, in denen sie anwesend sind. Das ist notwendig, um die Attraktionen zu brechen, die die Ionen mit einander haben und dem Gitter des Festkörpers freie Energie (die Energie gleich ist, die bei der Bildung des Gitters als die Ionen veröffentlicht ist, die mit einander verpfändet sind). Die Energie dafür kommt aus der veröffentlichten Energie, wenn Ionen des Gitters mit Molekülen des Lösungsmittels verkehren. In dieser Form veröffentlichte Energie wird die freie Energie von solvation genannt.

Die Lösungsenthalpie ist die Lösung enthalpy minus der enthalpy der getrennten Systeme, wohingegen das Wärmegewicht der entsprechende Unterschied im Wärmegewicht ist. Der grösste Teil von Benzin hat eine negative Lösungsenthalpie. Eine negative Lösungsenthalpie bedeutet, dass der solute bei hohen Temperaturen weniger auflösbar ist.

Obwohl frühes Denken darin bestand, dass ein höheres Verhältnis einer Ion-Anklage eines cation zur Größe oder die Anklage-Dichte, auf mehr solvation hinausgelaufen ist, tritt das genauer Untersuchung für Ionen wie Eisen (III) oder lanthanides und actinides nicht gegenüber, die sogleich hydrolyzed sind, um unlösliche (wasserhaltige) Oxyde zu bilden. Als Festkörper sind diese, es, ist nicht solvated offenbar.

Enthalpy von solvation kann helfen zu erklären, warum solvation mit einigen ionischen Gittern, aber nicht mit anderen vorkommt. Der Unterschied in der Energie dazwischen was ist notwendig, um ein Ion von seinem Gitter und der abgegebenen Energie zu veröffentlichen, wenn es sich mit einem lösenden Molekül verbindet, wird die enthalpy Änderung der Lösung genannt. Ein negativer Wert für die enthalpy Änderung der Lösung entspricht einem Ion, das sich wahrscheinlich auflösen wird, wohingegen ein hoher positiver Wert bedeutet, dass solvation nicht vorkommen wird. Es ist möglich, dass sich ein Ion auflösen wird, selbst wenn es einen positiven Enthalpy-Wert hat. Die erforderliche Extraenergie kommt aus der Zunahme im Wärmegewicht, das resultiert, wenn sich das Ion auflöst. Die Einführung des Wärmegewichtes macht es härter, durch die Berechnung allein zu bestimmen, ob sich eine Substanz auflösen wird oder nicht. Ein quantitatives Maß für die solvation Macht von Lösungsmitteln wird durch Spender-Zahlen gegeben.

Im Allgemeinen wird die thermodynamische Analyse von Lösungen durch das Modellieren von ihnen als Reaktionen getan. Zum Beispiel; wenn Sie Natriumchlorid (E) zu Wasser hinzufügen, wird sich das Salz ins Ion-Natrium (+aq) und Chlorid (-aq) abtrennen. Das für diese Trennung unveränderliche Gleichgewicht kann durch die Änderung in der freien Energie von Gibb dieser Reaktion vorausgesagt werden.

Siehe auch

• Komplex (Chemie)
• Sättigung
• Löslichkeit
• Löslichkeitsgleichgewicht
• Solute
• Lösung
• Lösungsmittel
• Übersättigung
• Ideale Lösung
• Wassermodell

Weiterführende Literatur