1 リットルの溶媒に溶質を溶解する際の自由エネルギー変化は、溶液の自由エネルギー(ΔG_solution)と呼ばれます。 全体的な ΔG_solution は、常に有利な混合自由エネルギー ΔG_mixing に対する ΔG_interaction のバランスとして表されます。 ΔG_solution がゼロより小さい場合、溶液の形成は自発的に進行し、ΔG_solution がゼロより大きい場合は困難になります。 つまり、溶液が形成され、完全に溶解するためには、ギブス自由エネルギーの変化が負である必要があります。 溶質の溶解度は、溶質と溶媒の分子間力の強さによって決まります。
混合の自由エネルギーに加えて、非共有結合性相互作用も溶液形成に寄与します。 水素結合を形成する物質は極性を持つ物質(極性物質)と呼ばれます。 このような場合、溶質粒子と溶媒粒子の双極子間引力は、純粋な溶質または溶媒中の分子間の引力と同じくらい強くなります。 したがって、2 種類の分子は容易に混合します。 同様に、溶質と溶質、溶媒と溶媒、および溶質と溶媒の分子間引力の強さに大きな差がないため、非極性液体は互いに混和します。 溶質と溶媒のペアが純粋な液体と同様の分子間引力を持っている場合、ΔG_ 相互作用は無視できます。 全体の ΔG_solution は ΔG_mixing に等しく、溶質は溶媒に完全に溶解します。 ただし、2 つの大きく異なる物質が混合される場合、溶液形成の確率は、ΔG_interaction と ΔG_mixing のバランスに依存します。 ΔG_interaction が正であっても、それが高すぎない限り、それらは溶液が形成されます。
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