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2.3:

솔루션 형성의 에너지

JoVE Core
Organic Chemistry
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JoVE Core Organic Chemistry
Energetics of Solution Formation

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용액을 형성하기 위해 솔벤트와 용매가 섞일 때, 그들의 성분 분자, 또는 분자 간 힘 사이에 는 3개의 주요 힘이 있습니다; 즉, 솔ute 분자 사이의 매력, 용매 분자 사이의 매력, 용매와 솔트 분자 사이의 매력. 솔벤트가 용매에 용해되려면 솔루트 입자와 용매 입자 간의 상호 작용이 더 많은 지점을 허용하기 위해 솔트 입자 간의 솔루트-솔루트 상호 작용을 중단해야 합니다. 용매 입자 간의 용매-용매 상호 작용은 용매 분자 사이의 용질 입자를 수용하기 위해 중단되어야 합니다. 용매와 솔루트 입자 간의 용매-솔루트 상호 작용은 물질이 혼합될 수 있도록 확립되어야 합니다. 솔벤트에서 용해될 수 있는 정도는 이러한 세 가지 유형의 상호 작용이 서로 얼마나 강한지에 달려 있습니다. 용매-솔루트 상호 작용이 용성 솔루트 및 용매 용매 상호 작용을 극복 할 만큼 충분히 강한 경우, 솔테는 용매에 쉽게 용해됩니다. 용해도는 솔루트분자와 용매 분자 사이의 분자 간 힘과 시스템의 엔트로피 증가에 의해 구동되는 혼합 경향에 달려 있습니다. 솔루션 형성은 원자의 잠재적 에너지를 낮추지 않습니다. 대신, 그것은 더 큰 볼륨에 그들의 운동 에너지를 배포. 에너지의 이 분산은 각 단계의 엔트로피를 증가시켜 솔루션 형성을 자발적인 과정으로 만듭니다. 솔ute-solute 및 용매-용매 입자 상호 작용의 중단은 그들 사이의 매력적인 힘을 극복하기 위해 에너지의 입력이 필요하며, 이러한 단계는 본질적으로 풍등증을 만듭니다. 솔루트 입자와 용매 입자의 혼합은 솔루트 입자와 용매 입자 사이의 매력적인 상호 작용이 에너지를 방출하기 때문에 외설적 단계입니다. 솔루션의 순 엔탈피 변경은 각 단계에서 엔탈피 변경의 합계입니다. 순 엔탈피 변화가 부정적이면, 순엔탈피 변화가 긍정적이면, 그 과정은 내열성인 반면, 그 과정은 퇴화한다.

2.3:

솔루션 형성의 에너지

솔루션의 형성은 일부 외부 소스에서 에너지없이 지정된 조건하에서 발생하는 프로세스인 자발적인 프로세스의 예입니다.

용액에서 용매종과 용매 종 사이의 어트랙션의 분자간 힘의 강점이 분리된 성분에 존재하는 것과 다르지 않은 경우, 용액은 에너지 변화 없이 형성된다. 용액의 형성은 솔루트와 용매 분자 사이에 매력적인 힘이 확립됨에 따라 완전히 극복될 용매-용매-용매-정전기력을 완전히 극복해야 한다. 솔루트 내의 정전기력이 용해력보다 현저히 크면, 용해 공정은 상당히 풍등하며 화합물은 상당한 정도로 용해되지 않을 수 있다. 한편, 용해력이 화합물의 정전기력보다 훨씬 강한 경우, 용해가 현저히 외동적이며 화합물은 매우 용해될 수 있다.

용해 과정에서 내부 에너지가 자주 변하지만 열이 흡수되거나 진화함에 따라 항상 발생하는 것은 아닙니다. 물질 분산의 증가는 용매 전체에 걸쳐 솔트 분자의 균일한 분포에서 용액이 형성될 때 항상 발생합니다. 자발적인 용액 형성은 외형 용해 공정에 의해 선호되지만 보장되지는 않습니다. 많은 수용성 화합물은, 실제로, 열의 방출과 함께 용해, 일부는 내열적으로 용해. 엔더스 해체는 솔루트가 솔직할 때 회수되는 것보다 solute 종을 분리하기 위해 더 큰 에너지 입력이 필요하지만, 용액의 형성에 수반되는 장애의 증가로 인해 자발적입니다.

이 텍스트는 Openstax, 화학 2e, 섹션 11.1: 해산 프로세스에서 적용됩니다.