12.3:

12.3: Enthalpie der Lösung

Enthalpy of Solution

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Chemistry

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Enthalpy of Solution

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12.2: Intermolecular Forces in Solutions

12.4: Aqueous Solutions and Heats of Hydration

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02:39 min

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September 24, 2020

Overview

Es gibt zwei Kriterien, die die spontane Bildung einer Lösung begünstigen, aber nicht garantieren:

Eine Abnahme der inneren Energie des Systems (eine exotherme Veränderung, wie im vorherigen Kapitel über Thermochemie diskutiert)
Eine erhöhte Zerstreuung von Materie im System (was auf eine Zunahme der Entropie des Systems hinweist, wie Sie im späteren Kapitel über Thermodynamik erfahren werden)

Im Prozess der Auflösung kommt es oft, aber nicht immer, zu einer inneren Energieänderung, da Wärme absorbiert oder entwickelt wird. Eine Zunahme der Stoffdispersion ergibt sich immer dann, wenn sich aus der gleichmäßigen Verteilung der gelösten Moleküle in einem Lösungsmittel eine Lösung bildet.

Die spontane Lösungsbildung wird durch exotherme Auflösungsprozesse begünstigt, aber nicht garantiert. Während sich viele lösliche Verbindungen tatsächlich durch die Abgabe von Wärme auflösen, lösen sich einige endotherm auf. Ammoniumnitrat (NH₄NO₃) ist ein solches Beispiel und wird zur Herstellung von Sofortkühlpackungen zur Behandlung von Verletzungen verwendet. Ein dünnwandiger Plastikbeutel mit Wasser wird in einem größeren Beutel mit festem NH₄NO₃ versiegelt. Wenn der kleinere Beutel zerbrochen wird, bildet sich eine Lösung aus NH₄NO₃, die Wärme aus der Umgebung (dem verletzten Bereich, auf den die Packung aufgetragen wird) absorbiert und eine kalte Kompresse liefert, die die Schwellung verringert. Endotherme Auflösungen wie diese erfordern einen größeren Energieaufwand zur Trennung der gelösten Stoffspezies, als bei der Solsolvatisierung der gelösten Stoffe zurückgewonnen wird, aber sie sind dennoch spontan aufgrund der Zunahme der Unordnung, die mit der Bildung der Lösung einhergeht.

Dieser Text wurde übernommen von Openstax, Chemie 2e, Abschnitt 11.1: Der Auflösungsprozess.

Transcript

Das Auflösen eines gelösten Stoffes in einer Lösung ist entweder ein exothermer oder ein endothermer Prozess.

Wenn sich Natriumhydroxid in Wasser löst, wird Wärme von der Lösung auf das umgebende Wasser übertragen, wodurch die Temperatur des Wassers ansteigt. Hierbei handelt es sich um einen exothermen Prozess.

Bei endothermen Prozessen, wie z. B. dem Auflösen von Ammoniumchlorid in Wasser, wird die Wärme von der Lösung absorbiert, wodurch die Temperatur des Wassers sinkt.

Bei konstantem Druck wird die freigesetzte oder absorbierte Wärme als Enthalpieänderung bezeichnet.

Die

Lösungsbildung besteht aus drei Schritten, die jeweils mit einer entsprechenden Enthalpieänderung verbunden sind.

Der erste Schritt ist die Abtrennung der gelösten Partikel. Dies erfordert einen Energieeinsatz, um die Anziehungskräfte zwischen den gelösten Teilchen zu überwinden.

Schritt zwei ist die Abtrennung der Lösungsmittelpartikel. Auch dies ist ein endothermer Schritt, da Energie benötigt wird, um die Anziehungskräfte zwischen den Lösungsmittelpartikeln zu stören.

Schritt drei erfolgt, wenn sich die Partikel des gelösten Stoffes und des Lösungsmittels vermischen. Dieser Schritt ist exotherm, da durch die anziehenden Wechselwirkungen zwischen gelösten Partikeln und Lösungsmittelpartikeln Energie freigesetzt wird.

Für einen schrittweisen Prozess besagt das Hess-Gesetz, dass die Nettoenthalpieänderung die Summe der Enthalpieänderungen in jedem Schritt ist. Das Vorzeichen der Nettoenthalpie hängt von den Größen der Enthalpien der Komponenten ab.

Wenn die Summe der Komponentenenthalpien kleiner ist als die Enthalpie des Mischens, ist die Nettoenthalpieänderung negativ und der Auflösungsprozess ist exotherm.

Wenn die Summe der Komponentenenthalpien größer ist als die Enthalpie des Mischens, ist die Enthalpieänderung positiv und der Auflösungsprozess endotherm.

Sind beide gleich, wird die Wärme weder abgegeben noch absorbiert.

Die Lösungsbildung unterscheidet sich von einer chemischen Reaktion. Wenn ein gelöster Stoff in einem Lösungsmittel gelöst wird, ist die Veränderung physikalisch. Nach dem Verdampfen der Lösung kann der gelöste Stoff zurückgewonnen werden.

Im Gegenteil, eine chemische Reaktion verändert die Eigenschaften der Reaktanten. Wenn Kupferhydroxid in Salzsäure gelöst wird, wird durch Verdampfen der Lösung kein Kupferhydroxid zurückgegeben.

Stattdessen erhalten wir das Produkt Kupferchlorid.

Key Terms and definitions

Learning Objectives

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Tags

Lösungsenthalpie exothermer Prozess endothermer Prozess Natriumhydroxid Ammoniumchlorid Enthalpieänderung Lösungsbildung Gelöste Partikel Lösungsmittelpartikel Anziehungskräfte Hesssches Gesetz