1。初期状態:砂糖と水は別々に
* 砂糖: 糖分子(スクロースなど)は、結晶構造内の強力な結合によって結合されます。これは、比較的低いエントロピー(障害)の状態を表しています。
* 水: 水分子は水素結合により互いに引き付けられ、液体構造が形成されます。これは、比較的低いエントロピーの状態でもあります。
2。溶解プロセス:結合の破壊と形成
* 破壊債: 砂糖が溶けると、水分子が糖分子を囲みます。水分子は、砂糖の結晶を一緒に保持する結合を壊します。これには、通常、周囲からの熱の形でエネルギー入力が必要です。
* 結合の形成: その後、水分子は糖分子と新しい結合を形成します。これらの結合は、砂糖結晶の元の結合よりも弱いですが、それらは多数であり、エネルギーを放出しています。このエネルギーの放出は通常、砂糖の結晶結合を破るのに必要なエネルギーよりも大きく、全体的なプロセスが発熱します(熱が放出されます)。
3。最終状態:水に溶解した砂糖
* エントロピーの増加: 砂糖分子は現在、水全体に分散しており、システムの全体的なエントロピー(障害)を増加させています。
* 解決策: 砂糖と水分子は現在混合され、均一な溶液を形成します。
全体として、エネルギーの変化は次のとおりです
* エネルギー入力: 砂糖分子を一緒に保持する結合を破るには、エネルギーが必要です。
* エネルギー出力: 水と砂糖分子の間に新しい結合が形成されると、より多くのエネルギーが放出されます。
* ネットエネルギーの変化: 全体的なプロセスは発熱性であり、熱が周囲に放出されます。これが、砂糖が溶けたときに溶液がしばしば少し暖かく感じる理由です。
重要な注意: 砂糖を水に溶かすプロセスは、化学反応ではありません。 砂糖分子自体は化学組成を変えません。それらは単に水分子に囲まれており、溶液全体に分散しています。