溶液のエンタルピー

溶質を溶液に溶解することは、発熱プロセスまたは吸熱プロセスのいずれかです。

水酸化ナトリウムが水に溶けると、溶液から周囲の水に熱が伝わり、水の温度が上昇します。これは発熱プロセスです。

塩化アンモニウムを水に溶解するなどの吸熱プロセスでは、熱が溶液に吸収され、水の温度が下がります。

一定の圧力で放出または吸収された熱は、エンタルピー変化と呼ばれます。

溶液形成には3つのステップがあり、それぞれが対応するエンタルピー変化に関連しています。

ステップ1は溶質粒子の分離です。これには、溶質粒子間の引力を克服するためのエネルギーの入力が必要です。

ステップ2は、溶媒粒子の分離です。これは、溶媒粒子間の引力を乱すためにエネルギーが必要なため、吸熱ステップでもあります。

ステップ3は、溶質粒子と溶媒粒子が混ざり合うときに発生します。このステップは、溶質粒子と溶媒粒子との間の引力相互作用がエネルギーを放出するため、発熱性です。

段階的過程の場合、ヘスの法則では、正味のエンタルピー変化は各ステップのエンタルピー変化の合計であると述べています。正味エンタルピーの符号は、コンポーネントのエンタルピーの大きさに依存します。

成分エンタルピーの合計が混合エンタルピーよりも小さい場合、正味のエンタルピー変化は負であり、溶解プロセスは発熱です。

成分エンタルピーの合計が混合エンタルピーより大きい場合、エンタルピーの変化は正であり、溶解プロセスは吸熱性です。

この2つが等しい場合、熱は放出も吸収もされません。

溶液の形成は化学反応とは異なります。溶質が溶媒に溶解すると、その変化は物理的です。溶液を蒸発させると、溶質を回収することができます。

それどころか、化学反応は反応物の性質を変化させます。水酸化銅を塩酸に溶かすと、溶液を蒸発させても水酸化銅は戻りません。

代わりに、製品である塩化銅を入手します。