SOLVASI: PROSES, PERBEDAAN DENGAN HIDRASI DAN CONTOH - KIMIA - 2025

The solvasi adalah ikatan fisik dan kimia antara partikel zat terlarut dan pelarut dalam larutan. Ini berbeda dari konsep kelarutan dalam kenyataan bahwa tidak ada kesetimbangan termodinamika antara padatan dan partikel terlarutnya.

Persatuan ini bertanggung jawab atas padatan terlarut yang "menghilang" di hadapan penonton; padahal pada kenyataannya, partikel menjadi sangat kecil dan akhirnya "terbungkus" dalam lembaran molekul pelarut, membuatnya tidak mungkin untuk diamati.

Sumber: Gabriel Bolívar

Sketsa solvasi partikel M yang sangat umum ditunjukkan pada gambar di atas .. M dapat berupa ion (M ⁺ ) atau molekul; dan S adalah molekul pelarut, yang dapat berupa senyawa apa pun dalam bentuk cair (meskipun bisa juga berbentuk gas).

Perhatikan bahwa M dikelilingi oleh enam molekul S, yang membentuk apa yang dikenal sebagai bola solvasi primer. Molekul S lain pada jarak yang lebih jauh berinteraksi oleh gaya Van der Waals dengan yang pertama, membentuk bola solvasi sekunder, dan seterusnya sampai beberapa urutan tidak terbukti.

Proses solvasi

Sumber: Gabriel Bolívar

Secara molekuler, bagaimana proses solvasinya? Gambar di atas merangkum langkah-langkah yang diperlukan.

Molekul pelarut, yang berwarna biru, pada awalnya tersusun, semuanya berinteraksi satu sama lain (SS); dan partikel zat terlarut ungu (ion atau molekul) melakukan hal yang sama dengan interaksi MM kuat atau lemah.

Agar pelarut terjadi, baik pelarut dan zat terlarut harus mengembang (panah hitam kedua) untuk memungkinkan interaksi pelarut-pelarut (MS).

Hal ini secara niscaya menyiratkan penurunan interaksi zat terlarut-zat terlarut dan pelarut-pelarut; penurunan yang membutuhkan energi, dan oleh karena itu langkah pertama ini adalah endotermik.

Setelah zat terlarut dan pelarut mengembang secara molekuler, keduanya bercampur dan bertukar tempat di ruang angkasa. Setiap lingkaran ungu pada gambar kedua dapat dibandingkan dengan yang ada pada gambar pertama.

Perubahan tingkat keteraturan partikel dapat dirinci dalam gambar; dipesan di awal, dan berantakan di akhir. Akibatnya, langkah terakhir adalah eksotermik, karena pembentukan interaksi MS baru menstabilkan semua partikel dalam larutan.

Aspek energi

Di balik proses solvasi, ada banyak aspek energetik yang harus diperhatikan. Pertama: interaksi SS, MM dan MS.

Ketika interaksi MS, yaitu antara zat terlarut dan pelarut, jauh lebih tinggi (kuat dan stabil) dibandingkan dengan masing-masing komponen, kita berbicara tentang proses pelarutan eksotermik; dan oleh karena itu, energi dilepaskan ke medium, yang dapat diverifikasi dengan mengukur kenaikan suhu dengan termometer.

Sebaliknya, jika interaksi MM dan SS lebih kuat daripada interaksi MS, maka untuk "mengembangkan" mereka akan membutuhkan lebih banyak energi daripada yang mereka peroleh setelah solvasi selesai.

Kami kemudian berbicara tentang proses solvasi endotermik. Oleh karena itu, penurunan suhu dicatat, atau apa yang sama, lingkungan didinginkan.

Ada dua faktor fundamental yang menentukan apakah zat terlarut larut dalam pelarut atau tidak. Yang pertama adalah perubahan entalpi larutan (ΔH _dis ), seperti yang baru saja dijelaskan, dan yang kedua adalah perubahan entropi (ΔS) antara zat terlarut dan zat terlarut. Umumnya, ΔS dikaitkan dengan peningkatan gangguan yang juga disebutkan di atas.

Interaksi antarmolekul

Disebutkan bahwa pelarut adalah hasil ikatan fisik dan kimiawi antara zat terlarut dan pelarut; Namun, seperti apa sebenarnya interaksi atau persatuan ini?

Jika zat terlarut adalah ion, M ⁺ , yang disebut interaksi ion-dipol (M ⁺ -S) terjadi ; dan jika itu sebuah molekul, maka akan ada interaksi dipol-dipol atau gaya hamburan London.

Ketika berbicara tentang interaksi dipol-dipol, dikatakan bahwa ada momen dipol permanen di M dan S. Jadi, daerah kaya-elektron M berinteraksi dengan daerah miskin elektron δ + S.Hasil dari semua ini Interaksi adalah pembentukan beberapa bola solvasi di sekitar M.

Selain itu, ada jenis interaksi lain: koordinatif. Di sini, molekul S membentuk ikatan koordinasi (atau datif) dengan M, membentuk berbagai geometri.

Aturan mendasar untuk menghafal dan memprediksi afinitas antara zat terlarut dan pelarut adalah: suka larut seperti. Oleh karena itu, zat polar sangat mudah larut dalam pelarut polar yang sama; dan zat nonpolar larut dalam pelarut nonpolar.

Beda dengan hidrasi

Sumber: Gabriel Bolívar

Bagaimana solvasi berbeda dengan hidrasi? Dua proses identik, kecuali bahwa molekul S, pada gambar pertama, digantikan oleh air, HOH.

Pada gambar atas Anda dapat melihat kation M ^{+ yang} dikelilingi oleh enam molekul H ₂ O. Perhatikan bahwa atom oksigen (dalam warna merah) berorientasi pada muatan positif, karena paling elektronegatif dan karenanya keduanya memiliki kerapatan negatif tertinggi δ-.

Di belakang bola hidrasi pertama, molekul air lainnya dikelompokkan oleh ikatan hidrogen (OH ₂ -OH ₂ ). Ini adalah interaksi ion-dipol. Namun, molekul air juga dapat membentuk ikatan koordinasi dengan pusat positif, terutama jika itu adalah logam.

Jadi, kompleks air terkenal, M (OH ₂ ) _n , berasal . Karena n = 6 pada gambar, enam molekul berorientasi pada M dalam koordinasi oktahedron (bidang hidrasi internal). Bergantung pada ukuran M ⁺ , besarnya muatannya, dan ketersediaan elektroniknya, bola ini bisa lebih kecil atau lebih besar.

Air mungkin adalah pelarut yang paling menakjubkan: ia melarutkan zat terlarut dalam jumlah yang tak terukur, merupakan pelarut yang terlalu polar, dan memiliki konstanta dielektrik yang sangat tinggi (78,5 K).

Contoh

Tiga contoh solvasi dalam air disebutkan di bawah ini.

Kalsium klorida

Dengan melarutkan kalsium klorida dalam air, panas dilepaskan sebagai kation Ca ²⁺ dan anion Cl ^- solvate . Ca ²⁺ dikelilingi oleh sejumlah molekul air yang sama dengan atau lebih besar dari enam (Ca ²⁺ -OH ₂ ).

Demikian juga, Cl ^- dikelilingi oleh atom hidrogen, wilayah δ + air (Cl ^- -H ₂ O). Panas yang dilepaskan dapat digunakan untuk mencairkan massa es.

Urea

Dalam kasus urea, ini adalah molekul organik dengan struktur H ₂ N - CO - NH ₂ . Ketika terlarut, molekul H ₂ O membentuk ikatan hidrogen dengan dua gugus amino (-NH ₂ -OH ₂ ) dan dengan gugus karbonil (C = O-H ₂ O). Interaksi ini bertanggung jawab atas kelarutannya yang besar dalam air.

Demikian juga, pelarutannya bersifat endotermik, yaitu mendinginkan wadah air tempat ia ditambahkan.

Amonium nitrat

Amonium nitrat, seperti urea, adalah zat terlarut yang mendinginkan larutan setelah ion-ionnya terlarut. NH ₄ ⁺ dilarutkan dengan cara yang mirip dengan Ca ²⁺ , meskipun mungkin karena geometri tetrahedralnya memiliki lebih sedikit molekul H ₂ O di sekitarnya; dan NO ₃ ^- dilarutkan dengan cara yang sama seperti anion Cl ^- (OH ₂ -O ₂ NO- H ₂ O).

Referensi

1. Glasstone S. (1970). Perjanjian Kimia dan Fisika. Aguilar, SA, Madrid, Spanyol.
2. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kimia. (Edisi ke-8). CENGAGE Learning.
3. Ira N. Levine. (2014). Prinsip Fisikokimia. Edisi keenam. Mc Graw Hill.
4. Kamus Chemicool. (2017). Definisi Solvasi. Diperoleh dari: chemicool.com
5. Belford R. (nd). Proses Solvasi. Kimia LibreTexts. Diperoleh dari: chem.libretexts.org
6. Wikipedia. (2018). Solvasi. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
7. Hardinger A. Steven. (2017). Glosarium Ilustrasi Kimia Organik: Solvasi. Diperoleh dari: chem.ucla.edu
8. Surf Guppy. (sf). Proses Penyelesaian. Diperoleh dari: surfguppy.com