Quais fatores descrevem porque os compostos iônicos são supostamente solúveis em qualquer solvente polar?

Os compostos iônicos nem sempre são solúveis em qualquer solvente polar. Depende do solvente (se é água ou outro solvente menos polar) se são solúveis ou não.

Além disso, compostos iônicos constituídos por íons de pequeno tamanho, e / ou íons com carga dupla ou tripla, e cátions com dimensões semelhantes ao ânion, são frequentemente insolúveis em água.

Quando acontece que um composto iônico é realmente solúvel em um solvente polar como água, isso é merecedor de explicação, porque a atração eletrostática entre íons positivos e negativos é tão forte que um simples composto iônico como sal de mesa requer uma temperatura de 801 ° C. para se derreter.

Um alto suprimento de energia é necessário para desmontar a rede iônica, que é chamada entalpia de treliça. Esse "pagamento" energético é parcialmente compensado pelo "ganho" de energia entalpia de solvatação, resultante da atração entre cada íon e as muitas moléculas de solvente que podem cercá-lo com suas polaridades opostas.

UMA íon solvatado pode estar rodeado por várias camadas de moléculas de solvente, dependendo da sua carga e tamanho (se o "íon nu" tiver uma carga alta e um tamanho pequeno, terá uma "nuvem" maior de moléculas de solvente).

A maioria das substâncias iónicas é dissolvida em água endotermicamente, isto é, subtraindo espontaneamente a energia térmica do solvente e do ambiente. Esta é uma evidência de que a entalpia de treliça é maior que a entalpia de solvatação.

Assim, um segundo fator decisivo é necessário para explicar a solubilidade das substâncias iônicas e responder à questão. Esta é uma estatística ou "fator entrópico"Ao dissolver a substância, há um aumento de entropia ou" aleatoriedade "de movimento, energias, posições, que é devido à passagem da estrutura muito ordenada da rede sólida, para uma estrutura de tipo de gás desordenada - da solução. A estrutura da mistura tem maior probabilidade estatística (medida pelo número de configurações equivalentes ou "microestados" correspondentes ao mesmo macroestado "misto") do que o macroestado não misturado.

Há sempre um aumento na entropia, toda vez que um sólido cristalino se dissolve em um solvente, e é o mesmo tipo de processo favorecido que acontece com a evaporação, sublimação ou difusão.

O composto iônico eventualmente se dissolve no solvente se a contribuição da entropia for suficiente para compensar a perda de entalpia que acompanha a dissolução.

Isso pode ser traduzido quantitativamente em um critério de dissolução espontânea: "# Delta_sG #, isto é, a variação de energia livre, ou o potencial de Gibbs, G = (H-TS), para o processo de dissolução, deve ser negativo ". Nas fórmulas:

#Delta_sG = Delta_lH - TDelta_hS <0 #

Onde # Delta_lH # é a entalpia de treliça, positiva; # Delta_hS # é a diferença de entropia de solvatação, e é convertida em dimensões de energia pela multiplicação da temperatura absoluta T. A contribuição de entropia # -TDelta_hS # é tão favorável (negativo) à dissolução quanto a temperatura é alta. Assim, o comportamento mais usual para compostos iônicos é tornar-se mais solúvel à medida que a temperatura aumenta.

Inversamente, aqueles compostos que se dissolvem exotermicamente (#Delta_lH <0 #) são caracterizadas por uma entalpia de solvatação que excede a entalpia da rede, e são muito solúveis mesmo em baixas temperaturas.