|
 |
|
Pozdrav. Možete li mi objasniti zašto su brojni jednostavni nitrati tipa Mx(NO3)y, i alkalijskih, i zemnoalkalijskih i prijelaznih metala, jako dobro topljivi u vodi? Ima li to veze sa strukturom nitratnog aniona, strukturama kristalnih rešetki nitrata ili s nečim drugim?
Možete li mi objasniti na fundamentalnoj razini zašto neke soli imaju negativnu, a neke pozitivnu entalpiju otapanja?
Također možete li mi objasniti na fundamentalnoj razini zašto se neke smjese pri baš nekom određenom omjeru komponenti ponašaju kao azeotropi? Dolazi li pri točno određenom omjeru do izražaja neka vrsta interakcija, ili se radi o izjednačavanju parcijalnih tlakova iznad azeotropa, ili postoji neki drugi uzrok?
|
|
Ime i prezime:
Mario Tenžer
smokeyonwater12@gmail.com
|
 |
 |
Oba pitanja iziskuju nešto ozbiljniji rad, tako da bih neovisno o korisnosti ovog odgovora preporučio druženje s kakvim udžbenikom fizikalne kemije, a po potrebi i javljanje profesorima ili asistentima.
Razlog za to što su nitrati u pravilu dobro topljivi u vodi u prvom je redu to što se nitratni anion s jedne strane lako hidratira (ima tri dobra akceptora vodikove veze),a s druge zbog naboja delokaliziranog na tri kisikova atoma ne stvara osobito jake ionske veze s kationima. Slično se može primijetiti i kod drugih soli s razmjerno krupnim i jednostruko nabijenim anionima, poput kloratâ i perkloratâ. Iznimke će biti one soli kod kojih se npr. dobro poklapaju veličina aniona i kationa (npr. klorati i perklorati kalija, rubidija i cezija) ili ako kationi i anioni tvore molekulske komplekse, kao kod kobaltovog(III) nitrata, koji je građen od neutralnih molekula.
Entalpija otapanja jednaka je razlici entalpije kristalne rešetke i entalpije hidratacije svih čestica u kristalu. Prema tome, jake ionske veze (npr. zbog dvostruko nabijenih aniona ili kationa ili jer su i anion i kation razmjerno mali) značit će niže entalpije otapanja, dok će kationi i anioni koji se lako hidratiraju doprinositi višim entalpijama otapanja. Dosta korisno je imati na umu da se entalpije hidratacije razmatraju zasebno, budući da su u otopinama ioni u principu razdvojeni, dok je za entalpije kristalne rešetke ključan odnos veličina i nabojâ kationa i aniona. Npr. litijeve soli u pravilu su dobro topljive u vodi jer mali litijev kation ima problema s uspostavljanjem veza s krupnijim anionima, a s druge strane se zbog naboja zbijenog u svoj mali volumen jako hidratira. Međutim, litijev fluorid je slabo topljiv u vodi jer su tu i kation i anion razmjerno mali.
Još jedna stvar koju je korisno dometnuti je da kod topljivosti solî u vodi nije dostatno uzimati u obzir samo entalpijske, nego i entropijske doprinose. Nešto malo o potonjima sam pisao ovdje.
O azeotropiji možeš ponešto pročitati i pogledati ako klikneš ovdje. Pozadina fenomena, kao i kod topljivostî, jest termodinamička i može se dalje povezati s interakcijama među česticama. Može se krenuti od idealnih otopina, koje slijede Raoultov zakon. Za idealne otopine važi da se čestice jedne komponente međusobno vežu silama iste jakosti kako se vežu i za ostale vrste čestica u smjesi. U takvim smjesama tlak para bilo koje komponente bit će jednak umnošku tlaka para te komponente kao čiste tvari te njezinog množinskog udjela u smjesi, dok će ukupan tlak para otopine biti jednak zbroju svih parcijalnih tlakova para. U realnim se slučajevima, međutim, može dogoditi da se čestice jedne komponente međusobno vežu silama koje nisu jednake silama kojima se vežu za čestice drugih komponenti. U takvim slučajevima otopina neće slijediti Raoultov zakon i ponašat će se kao azeotrop.
Tu imamo dvije temeljne mogućnosti. Prva je da se istovrsne čestice međusobno vežu jačim silama nego raznovrsne, a druga suprotna od nje. U prvom slučaju imamo tzv. pozitivni azeotrop. Kod takvih azeotropa (npr. vode i etanola) postoji sastav otopine s minimalnim vrelištem. Kod sustavâ u kojima se raznovrsne čestice vežu jače nego istovrsne (npr. kod vode i klorovodika) postoji sastav otopine s maksimalnim vrelištem.
Nešto detaljniju razradu fenomena možeš naći ovdje, ovdje i ovdje, ali, kako rekoh na početku, najpametnije je gradivo proučavati uz pomoć odgovarajućeg udžbenika.
Pozdrav, |
|
|
Odgovorio:
Ivica Cvrtila
aproksimativac@gmail.com
<-- Povratak
|
|
|
Postavite
pitanje iz bilo kojeg područja kemije i
e-škola će osigurati da dobijete odgovor od kompetentnog znanstvenika. |
  |
|
