特定の温度で溶媒に拡散できる最大溶質の量は、溶解度として知られています。水和エンタルピーは、1 モルの気体イオンが H2O (水) と混合されて水和イオンを生成するときに生成されるエネルギーの量として定義されます。水和エネルギーは、溶媒和の簡単な分析における主要な要素です。塩が H2O (水) に溶解すると、最上部のイオンがその格子から離れ、周囲の水分子に覆われます。水和値が格子エネルギー以上である場合、塩は水溶性である。
水和エンタルピーと溶解度
イオン性固体を気体状態に変換するのに必要なエネルギーは、格子エネルギーとして知られています。これは、イオン溶液中のイオン結合を決定するために使用されます。 H2O (水) への塩の溶解に関するボルン・ハーバー理論を仮定すると、格子エネルギーを使用して化合物の溶解度を決定することができ、2 つのメカニズムの組み合わせとしてそれを予測できます。
- 気体イオンを生成するための塩の気化、格子エンタルピーによって決定
- イオンを水和して溶液を作るプロセス
引力のクーロン力は、溶質中のイオンを結合します。その可溶性物質 (この場合は水) を溶解するには、水分子が重力に打ち勝たなければなりません。格子エンタルピーは、引力線を横切るために必要な力です。ほとんどのイオン性化合物は、水のない溶液では壊れませんが、水溶性は高くなります。イオンと溶媒の相互作用は、塩の溶解に影響を与える 1 つの要因です。前述のように、水はイオンと相互作用し、電子を放出する強力な結合を生成します。
水和エンタルピーの適用
液相、固相または気相中の溶質が溶媒に完全に溶解して溶液を生成するプロセスは、溶解プロセスとして知られています。終了プロセスは、2 つのアクションの組み合わせとして知られています。
水分補給の最初の状態では、
M+(s) → M+(g) △HLatt =格子エンタルピー
水分補給の 2 番目の状態では、
M + (g) + H2O → M+(aq) △HHyd =水和エンタルピー
水和エンタルピーの例
水和エンタルピーの適用の最も適切な例の 1 つは、セメントと水との反応です。これらの化合物間の反応は発熱性であり、大量の熱を放出します。
溶解度の傾向は?
- 陽イオンと陰イオンの間の立体配置の不一致が増えると溶解度が高くなるため、LiI と CsF は可溶性アルカリハロゲン化物になる可能性があります。
- 共有結合が増加すると、EL が大きくなるため、塩の溶解度が低下します。たとえば、AgCl、AgI、AgBr、および AGF は、共有結合が増加するため、溶解度が低くなります。
AgF>AgCl>AgBr>AgI
- 電荷が増加すると、EL の上昇が EH の上昇に大きく比例するため、陰イオンの溶解度が低下します。
- ClO4–、NO3–、I–、アセテート、PF6–などの小さな多価陽イオンは、大きな一価陰イオンと可溶性塩を形成します。
水和エンタルピーの大きさに影響する要因
- イオンの電荷は、イオンと水分子の間の引力の量の間の引力に正比例します。つまり、引力は電荷の増加とともに強くなります。たとえば、第 2 族イオン (Mg2+ など) は、第 1 族イオン (Na+) よりも実質的に大きな水和エンタルピーを持っています。
- 小さいイオンの場合、引力は一般的に高くなります。たとえば、水和エンタルピーは、周期表を下に進むにつれて減少します。小さなリチウムイオンは、周期表の第 1 族で最も高い水和エンタルピーを持ち、小さなフッ化物イオンは第 7 族で最大の水和エンタルピーを持ちます。イオンが大きくなるにつれて、水和エンタルピーは両方のグループで減少します。
- イオン半径と電荷は水和のエンタルピーに影響します。エンタルピーに影響を与える要因は、放射線とイオン電荷です。酸素原子、陽イオン、および水分子の間に厳密な配位共有結合があるか、単に緩いイオン双極子引力である可能性があります。
- 元素の水和エンタルピーに影響を与えるもう 1 つの重要な要素は、イオン半径です。イオンの半径を小さくすると、ΔHhydθ はより発熱します。小さな成分では電荷密度が非常に高く、溶液中のイオンと水分子の間のイオン双極子引力が強くなります。システムは水和状態になり、より多くのエネルギーを放出します。その結果、それはより発熱的になりました。
結論
上記の章では、水和エンタルピーと溶解度の概念、定義、原則、目的、および適用について読みました。格子エネルギーは、化合物の溶解度を決定するために使用できます。原子の溶解度は、原子配置、共有結合、原子の電荷などのさまざまな要因に依存します。水和エンタルピーと溶解度は互いに密接に関連しています。
