Miért nem alakul vissza a konyhasó vizes oldatban sósavvá?

Az ionos vegyületelet ne úgy képzeld el, hogy az oldatban vegyületként vannak jelen. Az ion nem tudja, hogy melyik vegyületből jött, azaz ha mondjuk konyhasót (NaCl) és kálium-nitrátot (KNO3) oldasz fel, akkor az összes ion szabadon fog rohangászni, lesznek Na+, K+, Cl- és NO3- ionok. Az oldat megkülönböztethetetlen lesz attól (tegyük fel hogy azonos moláris mennyiséget oldottál), mintha KNO3 és KCl sókat tettél volna a vízbe.

Ebből a szempontból a sós vizes oldat pont ugyanolyan, mintha nátrium hidroxidot kevertél volna sósavval. Akár tekinthetsz rá úgy is, hogy részben igenis visszalakul, hiszen lesznek H+ (H3O+) és Cl- ionok az oldatban. Csak a savassághoz nem a H+ ionok jelenléte, hanem a túlsúlya kell hogy létrejöjjön, viszont a sós oldatban pont annyi OH- lesz, mint, H+.

Ezen kívül persze érdemes észrevenni, hogy minden ionvegyület a maga oldhatóságában fog részt venni az oldatban, ez a csapadékképződési reakciók alapja.

Tehát ha összekeversz NaCl-és AgNO3-ot, akkor ugye kicsapódik az AgCl. De miért, ha egyszer minden ion szabadon mozog? Hát azért, mert a szabad mozgásnak van egy gátló tényezője: ha találkozik két ion, amik jobban szeretnek összetapadva lenni mint külön-külön szabadon mozogni, akkor kicsapódnak. Ha csak AgNO3-ot oldasz fel, akkor szabadon mozognak az ionok, néha összetalálkoznak, de jobban szeretnek külön lenni, ezért azonnal szét is válnak. Ha emellé beoldod a NaCl-ot, akkor a Na+ és a Cl- szétválik, és ha a Na+ találkozik akár a Cl- ionnal, akár a NO3- ionnal, nem történik semmi. Csakhogy ha az Ag+ találkozik a Cl- -dal, akkor ők jobban szeretnek összetapadva lenni, ezért az AgCl kicsapódik.

Na ugyanez történik NaOH és HCl összekeverésekor is. Az összes ion szanaszét szalad, de a HO- és H+ csak egy kicsit szeret szétválva lenni, és javarészt összeállnak vízzé. Tehát lényegében a víz az AgCl-hoz hasonlóan "kicsapódik", nyilván persze nem képződik csapadék, de nem lesz annyi szabad ion, mint amennyi savaz és lúgot oldottál, csak a vízionszorzatnak megfelelő. A Na+ és a Cl- ionok viszont maradnak oldatban, ezért csak nagyon kevés hidrolizált víz lesz, és nagyon sok szabad Na+ és Cl- ion.

Ahogy az elején leszögeztük, mindegy hogy melyik ion honnan jön, azaz ténylegesen savat és lúgot kevertél, vagy csak konyhasót oldottál. A végeredmény az lesz, hogy csak egy kevés hidrolizált vized lesz, és sok sóionod.

Érdemes elolvasni a @2-es választ, de én erősen vitatnám, hogy szabad protonról akármilyen környezetben lehessen beszélni. Mindemellett én is szeretnék hozzájárulni.

Az alapvető probléma, ami már előkerült, hogy ez a reakció (vagyis a hidroxónium megprotonál egy kloridiont) is egyensúlyban van. Mindkét irányban lejátszódik (mint minden reakció), de az egyik irányba annyira kedvezményezett, hogy a másikat el lehet felejteni.

A háttere szimplán annyi, hogy a kloridion (sokkal) kevésbé akarja visszavenni a protont, mint amennyire a víz le akarja adni. Más partner pedig erre nincs jelen, így a megfigyelt állapot áll fenn.

A háttér nem szimplán már közelítéstől függően elég bonyolultá válhat. Az egyik egyszerűbb megfontolással (statisztikus mechanika) egy Boltzmann statisztikai eloszlásra lehetne visszavezetni.

Más szemmel:

Miért nem zajlik le a

HCl(aq) <> H+(aq) + Cl-(aq) reakció balra, visszafelé?

Röviden mert az egyensúlyi állandó erős sav lévén egy orbitálisan nagy szám, gyakorlatilag nincs visszaalakulás.

Ennek termodinamikai okai vannak. Alapvetően a termodinamika második törvénye "azt szeretné elérni", hogy minél több részecske minél több féle képpen mozogjon kaotikusan. Hogy a rendezettség megszűnjön, minden egyneművé kiterjedjen.

A példareakcióban több db részecske lett, ez jó, mert ketten már kétfelé tudnak mozogni.

Ami viszont nagyobb hatás, hogy egy csomó energia szabadul fel a reakcióban, ezért melegszik fel a sav higítáakor. Több energiát kapnak a részecskék, többen, vadabbul tudnak mozogni.

Az energia ami eredetileg a HCl molekulába volt bezárva, kiszabadul, és szétterjed a környezetben, ezzel a termodinamika 2 törvénye megkapja amit "akar", győz az entrópia.

A HCl molekulában magasabb energiaszinten vannak a molekulát alkotó reszecskék (a proton és a, vegyérték elektronok), mint a hidrát burokba csomagolt H+ és Cl- ionokban. Ez az energiakülönbség tud kiszabadulni.