Domanda:
Qual'è la differenza tra melting e dissolving?
Juha
2012-05-09 14:48:40 UTC
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Qual è la differenza tra sciogliersi e dissolversi? Sto cercando alcune caratteristiche generali.

La risposta dovrebbe essere adattabile allo scioglimento / scioglimento del cubetto di ghiaccio (acqua) in una classe di alcool puro (etanolo) appena al di sotto (o al) punto di fusione del ghiaccio, o fenomeni simili.

Ora presumo che il ghiaccio si dissolva e si sciolga allo stesso tempo.

In altre parole, quale energia di reazione è più alta nelle seguenti reazioni:

$$ \ begin {align} \ ce {H_2O (s) & \ to H_2O (l) \\ H_2O (s) + n EtOH (l) & \ to H_2O \ centerdot (EtOH) _ {n}} \ end { align} $$

Oppure esistono sostanze che rilasciano più energia durante la dissoluzione di quanto consumano durante la fusione?

Ciao Juha! [Melting] (http://en.wikipedia.org/wiki/Melting) e [dissolution] (http://en.wikipedia.org/wiki/Dissolution_ (chemistry)) sono due processi fisico-chimici molto diversi: per prima cosa , la fusione è un equilibrio di componente puro tra la fase solida e la fase liquida dello stesso componente, mentre la dissoluzione coinvolge un solido e un solvente, che è un composto chimico diverso. Allo stato attuale, temo che la tua domanda sia troppo ampia ... Potresti leggere un po 'sia sulla fusione che sulla dissoluzione e modificarla in qualcosa di più specifico?
Il ghiaccio si scioglie e il sale si dissolve in acqua. Il ghiaccio è fatto di $ H_2 O $ che è lo stesso dell'acqua.
Quello che mi chiedevo in realtà è che esiste una sostanza che esiste in due fasi diverse e la prima si dissolve nella seconda? o è sempre una transizione di fase (es. fusione)? In altre parole, l'unica differenza tra sciogliersi e dissolversi è che le sostanze sono diverse.
Un'altra domanda: l'alcol può sciogliere il ghiaccio?
Vorrei anche fare due domande sì / no: lo scioglimento è sempre endotermico? La desolvatazione è sempre esotermica? Hai (contro) esempi?
@Juha riguardo al fatto che la fusione è endotermica, [Wikipedia] (http://en.wikipedia.org/wiki/Enthalpy_of_fusion) dice: “L'entalpia della fusione è quasi sempre una quantità positiva; l'elio è l'unica eccezione nota. [1] L'elio-3 ha un'entalpia di fusione negativa a temperature inferiori a 0,3 K. L'elio-4 ha anche un'entalpia di fusione leggermente negativa inferiore a 0,8 K. Ciò significa che, a pressioni costanti appropriate, queste sostanze congelano con l'aggiunta di calore. " Non conoscevo questa eccezione e dubito che la maggior parte dei chimici l'avrebbe fatto. Insomma, per un chimico: sciogliersi è endotermico.
Una domanda per @F'x. La fusione è definita come applicabile solo a sostanze pure? Non è corretto dire che le leghe ... le miscele solide ... si sciolgono? O sto fraintendendo i tuoi termini? (E come faccio a eliminare l'altro commento?)
Quattro risposte:
#1
+7
Janice DelMar
2012-05-13 10:03:51 UTC
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Juha mi ha invitato a scrivere un riassunto (vedi commento alla mia risposta precedente) delle differenze tra sciogliersi e dissolversi. Cercherò di delinearlo più o meno nello stesso ordine del suo. Sto dando questa come una nuova risposta poiché la mia ultima risposta era piuttosto lunga come lo era.

Differenze :

  • La fusione e la dissoluzione sono processi completamente diversi a livello molecolare / atomico che non potrebbero essere scambiati tra loro se si potesse osservare cosa stava accadendo a quella scala.
  • Se si raffredda il liquido che è derivato dalla fusione del solido, a una temperatura sotto il suo punto di fusione, vedresti solidificare l'intero campione. Se raffreddi la soluzione (solido disciolto + soluto) al di sotto del punto di fusione del solido (soluto) in essa contenuto, non vedrai alcun cambiamento. (A meno che tu non abbia una soluzione satura o quasi satura.)
  • La fusione richiede solo una singola sostanza e l'apporto di energia mentre la dissoluzione richiede un solvente e un soluto compatibili ("forze simili"). (Questa è in realtà una differenza piuttosto enorme e potrebbe influenzare tutte le proprietà fisiche e chimiche.) La dissoluzione di un solido può essere endo- o esotermica.
  • "Cambio di fase" (formulazione dal precedente Riepilogo) In ogni caso si finisce con un liquido. La fusione ha causato un cambiamento di fase (la composizione della sostanza non è cambiata) mentre la dissoluzione di un solido in un liquido non è considerata un cambiamento di fase poiché si è verificato un cambiamento nella composizione.

Somiglianze :

  • In ogni caso, le forze tra le particelle che compongono il solido vengono interrotte e questo richiede energia. (Che si tratti di legami chimici o forze intermolecolari dipende dal processo, dal solido e dalle tue definizioni. ( Vedi questa domanda.) Ma fusione (rara eccezione annotata nei commenti precedenti ) è endotermico e la dissoluzione può essere endotermica o esotermica.
  • In ogni caso ti ritroverai con un liquido. Macroscopicamente, se entrassi in una stanza e vedessi il liquido sul tavolo, sarebbe difficile dire se questo liquido provenisse da un solido che si era sciolto o da un solido che si era sciolto in un soluto e ha prodotto una soluzione. Ma sarebbe molto facile determinare quale fosse sperimentalmente in una "dozzina" di modi diversi.
  • Sia la fusione che la dissoluzione richiedono l'interazione tra gruppi di atomi, molecole o ioni.

Ci sono probabilmente più differenze che potrebbero essere fornite (come gestire i calcoli termodinamici, complessità del sistema, ecc.) e forse più somiglianze, ma questo è abbastanza per me su questo argomento.

Inoltre, la fusione avviene solo su un punto eutettico: è definita dalla trasformazione di un liquido in un solido. Anche le fusioni non eutettoidi sarebbero considerate un processo di solvatazione.
#2
+5
Janice DelMar
2012-05-11 02:00:16 UTC
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Alcune informazioni aggiuntive pertinenti a questa domanda.

Userò "forze" e "particelle" in questa spiegazione per generalizzarla. Le particelle possono essere ioni (composti ionici tenuti insieme da forti forze elettrostatiche), atomi metallici (tenuti insieme da forze elettrostatiche dall'attrazione dei nuclei degli atomi metallici per il "mare di elettroni") o molecole (per composti covalenti tenuti insieme nel solido o liquido dalle forze intermolecolari: forze di dispersione di Londra, attrazioni dipolo-dipolo e legame idrogeno. Nota: non stiamo parlando dei legami covalenti intramolecolari in questa spiegazione.) Quindi, solidi e liquidi sono tenuti insieme in quella forma dalle forze tra le particelle .

Il motivo per cui lo scioglimento è sempre endotermico (tranne le eccezioni date da F'x ... di cui anch'io non sapevo) è che quando si scioglie una sostanza, bisogna rompere un po 'di delle forze che tengono insieme le particelle nel solido in modo che possano spostarsi l'una sull'altra e formare un liquido. Questo richiede energia, il "calore di fusione" (di solito dato su base per mole) di cui sopra. Più forti sono le forze, più energia ci vorrebbe per sciogliere la sostanza. Finché stai sciogliendo una sostanza e mantieni la temperatura al punto di fusione (cioè non aggiungi abbastanza energia per aumentare la temperatura), allora avrai un equilibrio tra il solido e il liquido.

Penso che ci sia una certa confusione nei termini che stai usando. Desolvatazione significa rimuovere il solvente da una miscela soluto-solvente. (Questo può accadere nella cristallizzazione, ad esempio.) Solvation (che penso tu stia chiedendo) è l'interazione di particelle di solvente con particelle di soluto. La dissoluzione o dissoluzione è il processo in cui un solido, liquido o gas forma una soluzione con un solvente.

Quindi, come ha risposto Ashu, dissoluzione ed essere esotermico o endotermico come indicato sopra. Questo è vero perché per dissolvere una sostanza in un soluto, ci vuole energia per rompere le interazioni solvente-solvente, ci vuole energia per rompere le interazioni soluto-soluto e tu recuperi energia da nuove interazioni solvente-soluto. Se hai un'attrazione tra il solvente e il soluto più forte di quella che avevi originariamente, il processo rilascia energia ed è esotermico. Gli stessi concetti possono essere applicati alla miscelazione di due liquidi ... a cui di solito ci si riferisce dicendo che sono "miscibili" invece di parlare di uno che si dissolve nell'altro. L'etanolo e l'acqua sono miscibili in tutte le proporzioni.

L'alcol può sciogliere il ghiaccio ("al punto di fusione del ghiaccio o appena al di sotto di esso" come indicato nella tua domanda originale)? Ci sono un paio di modi per rispondere a questa domanda. Se metti il ​​ghiaccio in etanolo a 0 gradi (il suo punto di fusione) si scioglierà perché il punto di fusione del ghiaccio in una miscela di acqua ed etanolo è inferiore al punto di fusione dell'acqua pura. Il punto di fusione dipende dalle proporzioni di acqua ed etanolo (vale a dire, poiché alcuni si sono sciolti, non potrebbe ricongelare come ci si aspetterebbe che accadesse in una miscela di equilibrio, quindi continuerebbe a sciogliersi). Vedere colligativo proprietà per maggiori informazioni.

Hai fornito due equazioni, H2O (s) → H2O (l) H2O (s) + nEtOH (l) → H2O⋅EtOHn In entrambi i casi, bisogno di fornire il calore di fusione per sciogliere il ghiaccio. Quindi la domanda che hai posto riguarda davvero l'energia di solvatazione dell'acqua nell'etanolo. Quando mescoli acqua ed etanolo, il pallone si sente più caldo, quindi questo è un processo esotermico; si recupera più energia di quanta ci si immette a causa delle buone interazioni (legami idrogeno) tra l'acqua e le particelle di etanolo. Quell'energia di solvatazione fornirebbe parte dell'energia necessaria per sciogliere il ghiaccio.

Per la domanda più ampia "può succedere qualcosa a una determinata temperatura", in genere ti chiedi se accade spontaneamente. Per rispondere a questa domanda dovresti calcolare l ' Gibbs Free Energy. Ciò prenderebbe in considerazione non solo le considerazioni energetiche di cui sopra, ma anche le considerazioni sull'entropia (che qui avrebbero importanza). Se il valore di Gibbs Free Energy è negativo, il processo o la reazione è spontanea alla temperatura indicata. Quindi, la risposta a quale sarebbe il processo preferito dipenderà anche da considerazioni di entropia.

Se faccio qualche riassunto: in entrambi i casi c'è una barriera energetica che devi rompere. Nella fusione, è nota solo una reazione esotermica. A me i processi sembrano molto simili. Se si hanno due reazioni esotermiche, ** una ** in cui un materiale solido X si scioglie in un liquido Y in una miscela di liquidi X e Y e un ** secondo ** in cui il materiale solido X si dissolve nel liquido Y formando una soluzione di X e Y. Come puoi dire se si è sciolto o dissolto? È solo che i componenti di reazione sono diversi (miscela di liquidi vs. soluzione)?
@Juha: www.thefreedictionary.com/dissolvedis·solve (d -z lv). v. risolto, dissolvente, risolve. v.tr. 1. Per far passare in soluzione: sciogliere il sale in acqua. 2. Ridurre (materia solida) a forma liquida; sciogliersi.
@Juha..Quindi, forse la distinzione è se è presente o meno un solvente con un po 'di "sei sopra il punto di fusione dei solidi" inserito. Lo zucchero si dissolve in acqua a temperatura ambiente, anche se mantieni quella temperatura costante .. .non si scioglie. Quindi, se ti capisco, la tua seconda equazione chiedeva se il ghiaccio (acqua solida) si sarebbe dissolto in etanolo (mp -114) a qualcosa come -50 gradi C?
Rileggendo il tuo commento con più attenzione: se tu fossi vicino al punto di fusione del solido e dei due liquidi miscelati, sarebbe difficile (impossibile?) Da dire e potrebbe essere una miscela di entrambi. (Se i liquidi fossero immiscibili, allora potresti guardare il solido sciogliersi come uno strato separato.) Se tu fossi a una temperatura molto inferiore al punto di fusione del solido, ed è andato in soluzione, allora si è dissolto.
Quindi, posso dire che la fusione e la dissoluzione sono così simili in alcuni casi da non poter essere separate l'una dall'altra? E se volessi dimostrarlo, quali materiali useresti e perché? (Posso chiederlo in un altro thread se diventa troppo ampio per questo)
Potresti aggiungere una sorta di riassunto all'inizio della tua risposta? Vedi la mia risposta sotto cosa intendo. Davvero non voglio accettare la mia risposta.
@Juha Fusione e dissoluzione danno un risultato macroscopico simile in alcuni casi (se i due liquidi sono miscibili) ma a livello microscopico sono abbastanza diversi (come F'x ha notato nel suo commento originale). Non credo che la maggior parte dei chimici (pensando a livello microscopico) sarebbe d'accordo sul fatto che sono "così simili da non poter essere separati gli uni dagli altri". Sarebbe facile dire, anche se due liquidi hanno lo stesso aspetto, se si dispone di una miscela (materiale disciolto) o di una singola sostanza che si è sciolta, e questa differenza influenzerebbe tutte le loro proprietà chimiche e fisiche.
@Juha lavorerò per riassumere la mia risposta stasera. Nel tuo commento sopra chiedi "se vuoi dimostrarlo, quali materiali useresti e perché?" Puoi essere un po 'più specifico su quello che stai pensando lì? Un sistema in cui puoi dire la differenza e un sistema in cui non puoi dire la differenza? Un sistema di cui lo sai per certo? Includerò quella risposta nel riepilogo.
#3
+2
Ashu
2012-05-10 19:23:51 UTC
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La dissoluzione è sempre esotermica?

No, non è sempre esotermico. Ad esempio, sciogliere $ \ ce {NaOH} $ è una reazione esotermica, mentre sciogliere $ \ ce {NH4NO3} $ è una reazione endotermica (Questa è dalla mia esperienza personale)

Si scioglie sempre endotermico?

Sì, lo è sempre (eccetto per l'eccezione fornita da F'x). Questo perché durante la fusione il corpo da fondere assorbe "calore latente di fusione" dall'ambiente circostante, abbattendo così la temperatura. Il calore latente di fusione è necessario per rompere le forze di attrazione intermolecolare che definiscono un solido. La rottura di tali legami richiede energia, quindi la reazione è endotermica.

L'alcol può sciogliere il ghiaccio?

Gli alcoli inferiori come il metanolo e l'etanolo possono essere in grado di sciogliere il ghiaccio. Possono formare efficacemente legami idrogeno con l'acqua, ma gli alcoli superiori potrebbero non essere in grado di farlo.

#4
+2
Juha
2012-05-13 00:32:37 UTC
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Per riassumere le differenze e le somiglianze, ecco un elenco (aggiornerò l'elenco, se arrivano nuovi commenti):

differenze

  • la fusione è (quasi) sempre esotermica, la dissoluzione può essere endoorexotermica
  • la fusione è all'interno di una sostanza, la dissoluzione avviene tra soluto e solvente che sono sostanze diverse
  • la fusione è un fenomeno collettivo che richiede $ N_a $ particelle, la dissoluzione può avvenire un atomo alla volta

  • In entrambi i casi, i legami sono rotto attraversando una barriera energetica
  • la fase dei cambiamenti della materia
  • Puoi creare una situazione in cui è difficile dire se la sostanza si sta sciogliendo o dissolvendo.


Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
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