सॉल्वेशन: प्रक्रिया, हाइड्रेशन और उदाहरणों के साथ अंतर - रसायन विज्ञान - 2025

Solvation घुला हुआ पदार्थ कणों और एक समाधान में विलायक के बीच भौतिक और रासायनिक संबंध है। यह इस तथ्य में घुलनशीलता की अवधारणा से अलग है कि एक ठोस और इसके विघटित कणों के बीच कोई थर्मोडायनामिक संतुलन नहीं है।

यह संघ दर्शकों के मद्देनजर भंग किए गए ठोस "गायब" के लिए जिम्मेदार है; जब वास्तविकता में, कण बहुत छोटे हो जाते हैं और विलायक के अणुओं की चादरों में "लिपटे" होते हैं, जिससे उनका निरीक्षण करना असंभव हो जाता है।

स्रोत: गेब्रियल बोलिवर

एक एम कण की सॉल्वैंशन का एक बहुत सामान्य स्केच ऊपरी छवि में दर्शाया गया है। एम या तो एक आयन (एम ⁺) या एक अणु हो सकता है; और एस विलायक अणु है, जो तरल अवस्था में कोई भी यौगिक हो सकता है (हालांकि यह गैसीय भी हो सकता है)।

ध्यान दें कि M, S के छह अणुओं से घिरा हुआ है, जो कि प्राथमिक उत्कीर्णन के क्षेत्र के रूप में जाना जाता है। वान एस वाल्स द्वारा अन्य एस मॉलिक्यूल्स अधिक दूरी पर पूर्व के साथ बातचीत करते हैं, जो द्वितीयक सॉल्वेशन का एक क्षेत्र बनाते हैं, और जब तक कुछ आदेश स्पष्ट नहीं होता है।

सॉल्व करने की प्रक्रिया

स्रोत: गेब्रियल बोलिवर

आण्विक रूप से, उत्कीर्णन प्रक्रिया कैसी होती है? ऊपर दी गई छवि आवश्यक चरणों को सारांशित करती है।

विलायक के अणु, जो नीले रंग के होते हैं, शुरू में आदेश दिए जाते हैं, सभी एक दूसरे के साथ बातचीत करते हैं (एसएस); और बैंगनी विलेय कण (आयन या अणु) मजबूत या कमजोर एमएम इंटरैक्शन के साथ ऐसा ही करते हैं।

विलेय होने के लिए, विलेय और विलेय दोनों को विलेय-विलेय (एमएस) इंटरैक्शन की अनुमति देने के लिए (दूसरे काले तीर) का विस्तार करना चाहिए।

यह आवश्यक रूप से विलेय-विलेय और विलायक-विलायक बातचीत में कमी का अर्थ है; कमी है कि ऊर्जा की आवश्यकता है, और इसलिए यह पहला कदम एंडोथर्मिक है।

एक बार विलेय और विलायक ने आणविक रूप से विस्तार किया है, दो मिश्रण और अंतरिक्ष में विनिमय स्थान। दूसरी छवि में प्रत्येक बैंगनी सर्कल की तुलना पहली छवि में एक से की जा सकती है।

कणों के आदेश की डिग्री में एक बदलाव छवि में विस्तृत हो सकता है; शुरुआत में आदेश दिया, और अंत में अव्यवस्थित। परिणामस्वरूप, अंतिम चरण एक्सोथर्मिक है, क्योंकि नए एमएस इंटरैक्शन के गठन से समाधान में सभी कण स्थिर हो जाते हैं।

ऊर्जा पहलुओं

सॉल्व करने की प्रक्रिया के पीछे, कई ऊर्जावान पहलू हैं जिन्हें ध्यान में रखा जाना चाहिए। पहला: एसएस, एमएम और एमएस इंटरैक्शन।

जब एमएस इंटरैक्शन, जो कि विलेय और विलायक के बीच होता है, व्यक्तिगत घटकों की तुलना में बहुत अधिक (मजबूत और स्थिर) होते हैं, तो हम एक एक्सोथर्मिक सॉल्वैशन प्रक्रिया की बात करते हैं; और इसलिए, ऊर्जा को माध्यम से जारी किया जाता है, जिसे थर्मामीटर के साथ तापमान में वृद्धि को मापकर सत्यापित किया जा सकता है।

अगर, दूसरी ओर, एमएम और एसएस इंटरैक्शन एमएस से अधिक मजबूत होते हैं, तो एक बार सॉल्वेशन पूरा होने पर उन्हें अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होगी।

हम तब एंडोथर्मिक सॉल्वैंशन प्रक्रिया की बात करते हैं। यह मामला होने के नाते, तापमान में गिरावट दर्ज की जाती है, या क्या समान है, आसपास के वातावरण को ठंडा किया जाता है।

दो मूलभूत कारक हैं जो एक विलेय में घुलते हैं या नहीं, यह निर्धारित करते हैं। पहले समाधान (ΔH की तापीय धारिता परिवर्तन है _जिले), के रूप में बस के बारे में बताया है, और दूसरा एन्ट्रापी परिवर्तन (ΔS) घुला हुआ पदार्थ और भंग घुला हुआ पदार्थ के बीच है। आम तौर पर, mentionedS ऊपर उल्लिखित विकार में वृद्धि के साथ जुड़ा हुआ है।

इंटरमॉलिक्युलर इंटरैक्शन

यह उल्लेख किया गया था कि विलेय विलेय और विलायक के बीच भौतिक और रासायनिक बंधन का परिणाम है; हालाँकि, वास्तव में ये अंतःक्रियाएँ या यूनियनें कैसी हैं?

यदि विलेय एक आयन, M ^{+ है}, तो तथाकथित आयन-द्विध्रुवीय अंतर्क्रिया (M ⁺ -S) होती है; और यदि यह एक अणु है, तो इसमें द्विध्रुवीय-द्विध्रुवीय अंतर्क्रिया या लंदन प्रकीर्णन बल होंगे।

जब द्विध्रुवीय-द्विध्रुवीय अंतर्क्रियाओं के बारे में बात की जाती है, तो यह कहा जाता है कि एम और एस में एक स्थायी द्विध्रुवीय गति होती है। इस प्रकार, एम का इलेक्ट्रॉन-समृद्ध क्षेत्र एस के-+ इलेक्ट्रॉन-गरीब क्षेत्र के साथ सहभागिता करता है। इन सभी का परिणाम इंटरैक्शन एम के आसपास कई सॉल्वैंट्स क्षेत्रों का गठन है।

इसके अतिरिक्त, एक और प्रकार का इंटरैक्शन है: समन्वयक। यहाँ, एस अणु एम के साथ समन्वय (या गोताखोर) बांड बनाते हैं, जो विभिन्न ज्यामिति बनाते हैं।

विलेय और विलायक के बीच आत्मीयता को याद करने और भविष्यवाणी करने का एक मौलिक नियम है: जैसे घुल जाता है। इसलिए, ध्रुवीय पदार्थ समान रूप से ध्रुवीय सॉल्वैंट्स में बहुत आसानी से घुल जाते हैं; और नॉनपोलर पदार्थ नॉनपोलर सॉल्वैंट्स में घुल जाते हैं।

जलयोजन के साथ अंतर

स्रोत: गेब्रियल बोलिवर

कैसे जलयोजन जलयोजन से अलग है? दो समान प्रक्रियाएँ, सिवाय इसके कि एस अणु, पहली छवि में, पानी के उन HOH द्वारा प्रतिस्थापित किए जाते हैं।

ऊपरी छवि में आप छह एच ₂ ओ अणुओं से घिरे एक एम ⁺ उद्धरण देख सकते हैं । ध्यान दें कि ऑक्सीजन परमाणुओं (लाल रंग) को सकारात्मक चार्ज की ओर निर्देशित किया जाता है, क्योंकि यह सबसे अधिक इलेक्ट्रोनगेटिव है और इसलिए दोनों का उच्चतम नकारात्मक घनत्व density- है।

पहले जलयोजन क्षेत्र के पीछे, अन्य पानी के अणुओं को हाइड्रोजन बॉन्ड (OH ₂ -OH ₂) के चारों ओर समूहीकृत किया जाता है । ये आयन-द्विध्रुवीय अंतःक्रियाएं हैं। हालांकि, पानी के अणु भी सकारात्मक केंद्र के साथ समन्वय बांड बना सकते हैं, खासकर अगर यह धातु है।

इस प्रकार, प्रसिद्ध जल परिसर, एम (ओएच ₂) _एन, उत्पन्न होता है । छवि में n = 6 के बाद से, छह अणु एक समन्वय ऑक्टाहेड्रॉन (हाइड्रेशन के आंतरिक क्षेत्र) में M के आसपास उन्मुख होते हैं। M ⁺ के आकार के आधार पर, इसके आवेश की परिमाण और इसकी इलेक्ट्रॉनिक उपलब्धता, यह गोला छोटा या बड़ा हो सकता है।

पानी शायद सभी का सबसे अद्भुत विलायक है: यह विलेय की एक असीम मात्रा को घोलता है, बहुत ध्रुवीय विलायक है, और इसमें असामान्य रूप से उच्च ढांकता हुआ स्थिरांक (78.5 K) है।

उदाहरण

पानी में घोलने के तीन उदाहरण नीचे दिए गए हैं।

कैल्शियम क्लोराइड

कैल्शियम क्लोराइड को पानी में घोलकर, Ca ²⁺ cations और Cl ^- anions solvate के रूप में गर्मी जारी की जाती है । सीए ²⁺ छह या उससे अधिक पानी के अणुओं से घिरा हुआ है (सीए ²⁺ -OH ₂)।

इसी तरह, Cl ^- हाइड्रोजन परमाणुओं से घिरा हुआ है, पानी का of + क्षेत्र (Cl ^- -H ₂ O)। जारी गर्मी का उपयोग बर्फ के द्रव्यमान को पिघलाने के लिए किया जा सकता है।

यूरिया

यूरिया के मामले में, यह संरचना एच ₂ एन - सीओ - एनएच _{2 के} साथ एक कार्बनिक अणु है । जब सॉल्व किया जाता है, तो H ₂ O के अणु दो अमीनो समूहों (-NH ₂ -OH ₂) और कार्बोनिल समूह (C = O-H ₂ O) के साथ हाइड्रोजन बॉन्ड बनाते हैं । ये इंटरैक्शन पानी में इसकी महान घुलनशीलता के लिए जिम्मेदार हैं।

इसी तरह, इसका विघटन एंडोथर्मिक है, अर्थात यह पानी के कंटेनर को ठंडा करता है जहां इसे जोड़ा जाता है।

अमोनियम नाइट्रेट

अमोनियम नाइट्रेट, यूरिया की तरह, एक विलेय है जो इसके आयनों के शोधन के बाद समाधान को ठंडा करता है। एनएच ₄ ⁺ को सीए ^{2+ के} समान तरीके से हल किया जाता है, हालांकि शायद टेट्राहेड्रल ज्यामिति के कारण इसके चारों ओर कम एच ₂ ओ अणु होते हैं; और NO ₃ ^- उसी तरह से सॉल्व किया जाता है जैसे Cl ^- (OH ₂ -O ₂ NO- H ₂ O) आयनों ।

संदर्भ

1. ग्लासस्टोन एस (1970)। रसायन और भौतिकी की संधि। एगुइलर, एसए, मैड्रिड, स्पेन।
2. Whitten, डेविस, पेक और स्टेनली। रसायन विज्ञान। (8 वां संस्करण।)। सेनगेज लर्निंग।
3. इरा एन लेविन। (2014)। भौतिक विज्ञान के सिद्धांत। छठा संस्करण। मैक ग्रे हिल।
4. Chemicool शब्दकोश। (2017)। सॉल्वेशन की परिभाषा। से पुनर्प्राप्त: chemicool.com
5. बेलफ़ोर्ड r (nd)। सॉल्व करने की प्रक्रिया। रसायन शास्त्र LibreTexts। से पुनर्प्राप्त: chem.libretexts.org
6. विकिपीडिया। (2018)। Solvation। से पुनर्प्राप्त: en.wikipedia.org
7. हार्डिंगर ए। स्टीवन। (2017)। ऑर्गेनिक केमिस्ट्री की इलस्ट्रेटेड ग्लोसरी: सॉल्वेशन। से पुनर्प्राप्त: chem.ucla.edu
8. सर्फ गप्पी। (एस एफ)। सॉल्व करने की प्रक्रिया। से पुनर्प्राप्त: surfguppy.com