Skok do   witryny   lub   strony tytułowej  serwisu   Z serwisu korzystało już osób

Jak wiemy, w przyrodzie występuje spontaniczne dążenie energii i materii do maksymalnego rozproszenia. Ramy zakreślające zakres tych zjawisk wyznaczają warunki, w jakich znajduje się dany układ, oraz opozycyjność tych zjawisk. Rozproszenie (zmiana stopnia uporządkowania) materii najczęściej związana jest ze wzrostem energii, a obniżanie energii często prowadzi poprzez uporządkowania materii (np. łączenie się atomów w cząsteczki).

Czasami jednak trudno zrozumieć, czemu np. jony w roztworze nie łączą się w niezdysocjowane cząsteczki, skoro układ odpychających się jednoimiennych jonów i przyciągających się jonów różnoimiennych jest bogaty energetycznie. Dodatkowe wątpliwości powstaną, gdy zaczniemy się zastanawiać, dlaczego jony Ag+ i Cl- momentalnie w roztworze łącza się w niezdysocjowane AgCl i dodatkowo wypadają w postaci nierozpuszczalnego osadu, a jony Na i Cl- istnieją obok siebie w roztworze bez problemów. Jeszcze inne związki rozpuszczają się dobrze ale dysocjują tylko częściowo (słabe elektrolity, np. kwas octowy). Jeszcze bardziej skomplikowane i trudne do wyjaśnienia jest zjawisko wysycania roztworu wodorotlenku wapnia ditlenkiem węgla. Najpierw wypada osad węglanu wapnia, później osad rozpuszcza się przechodząc w  wodorowęglan wapnia, by po podgrzaniu (dostarczeniu energii!) wypaść znów w postaci osadu węglanu.

Przebiegu wielu zjawisk nie rozumiemy najczęściej tak długo, jak długo nie włączymy do rozważań innych czynników biorących udział w zjawisku. Najczęściej zapominamy o ... rozpuszczalniku, oraz innych (prócz rozpatrywanego) składnikach analizowanego układu (roztworu). Jesteśmy też skłonni uważać stan poszczególnych elementów układu za zgodny z symbolicznym zapisem - zapominamy o wiązaniach wodorowych między cząsteczkami substancji rozpuszczonej, między cząsteczkami rozpuszczalnika, oddziaływaniem substancji rozpuszczonej (lub jonu) z cząsteczkami rozpuszczalnika (solwatacja),  itd. Jeżeli te "niezauważone" czynniki wnoszą w konkretnym przypadku istotny wkład do wartości entalpii swobodnej układu, ich pominięcie w rozważaniach może prowadzić do niezrozumienia zachowania się badanego układu.

Jeżeli rozpuszczamy w wodzie tiosiarczan sodu bezwodny (Na2S2O3), to roztwór bardzo silnie się rozgrzewa. W tym przypadku egzoenergetyczny proces solwatacji powoduje wydzielenie takiej ilości energii na sposób ciepła, że znacznie przewyższa ona ilość energii pochłoniętej w procesie rozpuszczania. Energia pochłaniana jest przez sieć krystaliczną, w celu uwolnienia cząsteczek, oraz przez zjawisko dysocjacji, a właściwie hydrolizy tiosiarczanu. Jeśli jednak rozpuszczać będziemy tiosiarczan pięciowodny (Na2S2O3*5H2O) to roztwór  bardzo silnie się ochłodzi. W tym  przypadku proces hydratacji nie wystąpi (lub wystąpi w stopniu znacznie mniejszym), bowiem cząsteczki tiosiarczanu już są uwodnione. O wielkości efektu zadecyduje proces zrywania wiązań sieci krystalicznej i wiązań jonowych (endoenergetyczny) i cały proces będzie endotermiczny.

Ustalając, co w danym przypadku wziąć pod uwagę, a co chwilowo odrzucić jako mało istotne (wedle zasady "nie wszystko na raz") nie zapominajmy nigdy rozważyć wpływu oddziaływań międzycząsteczkowych, zarówno substancji jak i środowiska (rozpuszczalnika) oraz, często nieuświadomionego, procesu solwatacji polarnych cząsteczek czy jonów w polarnym rozpuszczalniku. Nie zapominajmy też o drugim czynniku "dzielącym", utrzymującym na dystans elementy mające naturalne skłonności do łączenia się (jony przeciwnych znaków!) - o energii translacji cząsteczek (temperatura). Jeśli tytuł tego rozdziału potraktujemy jako pytanie, to odpowiedź będzie brzmiała - przede wszystkim otoczki solwatacyjne i ruch translacyjny. W niektórych przypadkach (koloidy, emulsje) także ładunek na powierzchni cząstek.

No i nigdy nie zapominajmy, że precyzyjnie i jednoznacznie o tym, jak będą wyglądały wzajemne relacje między składnikami układu zadecyduje termodynamiczna równowaga wszystkich składowych podprocesów zachodzących w układzie - czyli ze wszystkich możliwych stanów, trwały będzie ten, którego entalpia swobodna będzie miała najniższą wartość. Natomiast zastanawiając się nad zmianami entalpii swobodnej bierzmy pod uwagę nie tylko zmiany wynikłe z zachowania się badanej substancji ale także jej relacje z innymi składnikami układu - szczególnie rozpuszczalnikiem i innymi polarnymi bądź jonowymi składnikami (vide siła jonowa roztworu a aktywność jonów).

 

I na zakończenie przypomnienie, które ukazuje się na zakończenie każdej strony: 
Powyższe rozważania ani nie wyczerpują tematu ani nie są informacjami do przyswojenia. To dość luźne dywagacje, podpowiedzi, sugestie, abyś miała (miał) nad czym rozmyślać. A jeśli dzięki tym podpowiedziom, a przede wszystkim swoim przemyśleniom, zaczniesz czuć, że rozumiesz - to o to właśnie tu chodzi. A jeśli przyjdzie Ci do głowy jakiś szczególnie "sprytny" sposób na wyjaśnienie rzeczy trudnej i zechcesz się nim podzielić z innymi - prześlij go na adres podany poniżej. Umieszczę go w specjalnej podstronie "Aktualności"

chemia@mlyniec.gda.pl