¿Por qué los compuestos iónicos son solubles en agua cuando la interacción ion-dipolo es más débil que el enlace iónico?

La respuesta real es rodear las moléculas de agua ………

Explicación:

Considere un sólido iónico, como NaCl. Recuerde del Experimento de propiedades periódicas que un sólido iónico es una red tridimensional extendida (una disposición geométrica regular) de cationes y aniones. NaCl (Figura 2) tiene la forma de un cristal cúbico que consiste en unidades repetidas de iones Na + y Cl-. Una de las unidades repetitivas (la “celda unitaria”) se muestra en la Figura 1. Esta es la celda unitaria para una red cristalina de cloruro de sodio (NaCl), en la que los iones Na + y Cl- están dispuestos en un patrón cúbico regular. Este patrón puede repetirse indefinidamente para hacer un cristal de NaCl.

Para que el NaCl sea soluble, los iones Na + y Cl- deben liberarse de la estructura cristalina del sólido. Cuando los iones están en solución, están rodeados de moléculas de agua, y se dice que los iones están solvatados o disueltos en una solución acuosa, indicada (aq). Por lo tanto, el proceso de disolución de un cristal de NaCl se puede describir mediante la siguiente ecuación química (Ecuación 1):


Ecuación 1

Figura 2: disolución de NaCl en agua

Los iones se solvatan debido a (1) las interacciones electrostáticas favorables con las moléculas de disolvente y (2) la entropía (aleatoriedad). Si la suma de estos efectos es más fuerte en la solución que en el cristal, la sal se disolverá. En este tutorial, describiremos solo el efecto de las interacciones electrostáticas sobre la solvatación.

H2O es una molécula polar; es decir, la molécula tiene regiones cargadas negativa y positivamente. Estas regiones cargadas son atraídas por los iones con la carga opuesta. Por lo tanto, las regiones cargadas positivamente de las moléculas de agua son atraídas por los iones Cl, y las regiones cargadas negativamente de las moléculas de agua son atraídas por los iones Na +. Cuando varias moléculas de agua rodean un ion en el cristal, la suma de las fuerzas de atracción entre las moléculas de agua y el ion puede volverse lo suficientemente fuerte como para superar las fuerzas de atracción entre los cationes y los aniones en el cristal. Las moléculas de agua forman una capa de solvatación alrededor del ion, y el ion rodeado de agua puede separarse del cristal.

un cristal de NaCl disuelto por H2O. Dos iones se han solvatado por las moléculas de agua y se han desprendido del cristal. Las moléculas de agua forman una “capa de solvatación” alrededor de los iones. Los iones que se han desprendido del cristal y las moléculas de agua que forman las capas de solvatación se muestran en blanco y negro en esta ilustración.

Las reacciones químicas son impulsadas por cambios en la energía libre, G.

Delta G = delta H – T veces delta S, donde H es la entalpía, S es la entropía y deltas son los cambios asociados.

Los cambios en H abordan solo una parte de la ecuación. La entropía es igualmente importante para la energía libre. Los iones ganan entropía cuando se disuelven porque son libres de moverse en su contenedor.

En otras palabras, la ganancia en entropía supera el hecho de que las interacciones ion-ion son “más fuertes” que las interacciones ion-dipolo.

Como muestra la ecuación, esta es una conclusión dependiente de la temperatura.