이온 성분은 상호 연결된 이온 구조로 구성됩니다. 이 이온은 규칙적인 패턴으로 배열됩니다. 순 전하가없는 모든 이온 성 고체는 양의 이온 (양이온이라고 함)과 음이온 (음이온이라고 함)을 모두 갖는다. 물에 도입되면이 물질은 녹기 시작합니다. 이 격자 프레임 워크에 의해 이온이 수용액에 끌어와 수용액으로 전달된다. 알칼리 금속 이온의 수화는 기체 양이온이 물과 결합 될 때 발생합니다. 이 에너지는 양이온의 수화 에너지라고합니다.
알칼리 금속 이온의 수화
알칼리 금속 이온 수화는 새로운 이온-물 결합 형성에 의해 생성 된 에너지이다. 알칼리 금속에서는 이온의 크기가 상승함에 따라 수화 엔트리가 감소합니다. 예를 들어, 염화나트륨 (NaCl)이 물에 용해 될 때, 이온-쌍극자 상호 작용은 용매 분자가 이온을 둘러싸면서 나트륨 (Na+) 및 클로라이드 (Cl-) 이온을 함께 끌어냅니다. 개별 이온은 용해 과정 동안 고체 물체로부터 취해져 용액에 완전히 구별되고 수화 된 형태를 형성한다.
알칼리 금속 중에서, 리튬 염화물 염이 수화된다. 다른 알칼리 금속은 무수 염화물의 형성을 초래한다. 리튬 이온은 가장 작은 알칼리 금속 이온이기 때문에 가장 편광 전력을 보유하고 있습니다. 이 경향은 그룹을 내려 가면서 덜 두드러집니다.
수화 엔탈피
수화 엔탈피는 이온과 용매 분자 사이의 새로운 상호 작용이 형성 될 때 생성 된 에너지를 나타냅니다. 다른 그룹 1 금속 염에 비해 리튬 염이 가장 수용성이 가장 좋습니다. 예를 들어, LICLO4는 NACLO4보다 약 12 배 더 많은 수용성이 더 높습니다. 대조적으로, KCLO4, RBCLO4 및 CSCLO4의 용해도는 LICLO4의 3-10 배에 불과하다. Li 소금은 작은 Li+ 이온의 강렬한 용매로 인해 매우 가용성입니다.
알칼리 금속 이온의 수화는 이온 크기가 상승함에 따라 떨어집니다.
li+> na+> k+> rb+> cs+
알칼리 금속 이온 수화 및 용해도
용질을 용매에 용해시키기 위해, 물 분자는 이온들 사이의 높은 인력을 극복해야한다. 격자 엔탈피는 줄 사이의 매력의 힘을 깨는 데 필요한 에너지를 말합니다.
대부분의 이온 성 화학 물질의 수용액은 비-수용액에 불용성이 있습니다. 이온과 용매 사이의 상호 작용은 염의 용해도를 결정합니다. 물은 이온과 상호 작용하여 에너지를 방출하는 강한 결합을 형성하는 음이온 수용체 극성 분자입니다.
용해 과정과 관련된 두 단계가 있습니다. 첫 번째는 격자 엔탈피라고하고 두 번째는 수화 엔탈피입니다.
첫 번째 반응은 고체 용질에서의 결합 용해를 포함하기 때문에 흡열이다. 하나의 이온 고체가 기체 이온으로 변환 될 때 생성 된 에너지를 격자 엔탈피라고합니다. 격자 엔탈피가 많을수록 매력을 극복하기 위해 더 많은 에너지가 필요합니다. 격자 엔탈피 값이 더 크기 때문에 특정 화학 물질은 물 불용성입니다.
수화 된 알칼리 금속 이온 형성
고체 표면에서의 알칼리 금속 이온 수화는 자연적으로 발생하며 많은 자연 및 기술 과정에서 중요합니다.
수용액에서, 알칼리 금속은 독점적으로 독점적 인 이온을 생성한다. 그들의 낮은 이온 전하와 다소 큰 이온 반경은 매우 높은 pH 값에서도 가수 분해되는 것을 방지합니다. 리튬, 나트륨 및 칼륨의 이온 반경은 각각 0.76, 1.02 및 1.38입니다. 이온-이온 및 이온-물 열역학적 상호 작용을 더 잘 이해하고 증기 상으로의 염 휘발에 영향을 미치는 방법은 알칼리 금속 이온의 가수 분해 공정을 이해하는 것이 중요합니다. 이온 크기가 더 크기 때문에, 루비듐, 세슘 또는 프랑크 이온과 수산화물 이온의 연관성은 수산화 칼륨이있는 칼륨보다 적어야한다. 따라서 가수 분해 검출은 저 또는 다량의 알칼리 금속에서 복잡합니다.
알칼리 금속 이온의 수화 분석
알칼리 금속 이온은 큰 각도 X- 선 산란 (LAXS), 이중 차이 적외선 분광법 및 기타 기술을 사용하여 분석되었습니다. LAXS- 유래 MO 결합 거리는 관련 결정 구조에서 발견되는 것과 비슷하다는 것이 입증되었다. 수성 매질에서의 수화 수준에 대한 이러한 의미는 그려 질 수있다. 또한, 다양한 이온 반경이보고되었다. 수성 배지에서 나트륨, 칼륨, 루비듐 및 세슘 이온에 대해 6, 8 및 8 개의 수화 수가 가정된다.
LAXS 및 DDIR 관측은 나트륨, 칼륨, 루비듐 및 세슘 이온이 모두 단일 수 분자 껍질로 약간 수화되어 있음을 나타냅니다. 더 작은 리튬 (Li) 이온은 더 단단하게 수화되며, 대부분 두 번째 수화 쉘의 존재로 인해 가능성이 높습니다. 연구원들은 루비듐 (RB)과 세슘 (CS) 이온이 물 구조에 상대적으로 최소한의 영향을 미친다는 것을 관찰했다.
결론
높은 반응성으로 인해 자연적으로 발생하는 알칼리 금속은 없습니다. 그들의 금속 광석 중 일부는 널리 사용 가능하지만 각 광석에서 분리하는 것은 복잡한 절차입니다. 알칼리 금속 이온은 수분이 많은 수화를 갖습니다. 이온 크기가 더 작을 때 알칼리 금속 이온의 더 많은 수화가 달성됩니다. 결과적으로, Li+ 이온은 Na+ 이온보다 상당히 수화되어 K+ 이온으로 상당히 수분이 생깁니다. 목록 아래로 이동함에 따라 수화량이 줄어 듭니다. 알칼리 금속의 수화 엔탈피는 수화 에너지라고하며 음수 값도 있습니다.
