Enthalpie van oplossingen

Het oplossen van een opgeloste stof in een oplossing is ofwel een exotherm ofwel een endotherm proces. Wanneer natriumhydroxide oplost in water, wordt warmte overgedragen van de oplossing naar het omringende water waardoor de temperatuur van het water stijgt. Dit is een exotherm proces.

Bij endotherme processen, zoals het oplossen van ammoniumchloride in water, wordt warmte geabsorbeerd door de oplossing waardoor de temperatuur van het water daalt. Bij constante druk wordt de warmte die vrijkomt of geabsorbeerd de enthalpie-verandering genoemd. Oplossingsvorming heeft drie stappen, elk geassocieerd met een overeenkomstige enthalpie-verandering.

Stap één is de scheiding van de opgeloste deeltjes. Dit vereist een input van energie om de aantrekkingskrachten tussen de opgeloste deeltjes te overwinnen. Stap twee is de scheiding van de oplosmiddeldeeltjes.

Dit is ook een endotherme stap aangezien er energie nodig is om de aantrekkingskracht tussen de oplosmiddeldeeltjes te verstoren. Stap drie vindt plaats wanneer de opgeloste stof en oplosmiddeldeeltjes mengen. Deze stap is exotherm omdat de aantrekkelijke interacties tussen opgeloste deeltjes en oplosmiddeldeeltjes energie vrijgeven.

Voor een stapsgewijs proces stelt de wet van Hess dat de netto enthalpie-verandering de som is van de enthalpie-veranderingen in elke stap. Het teken van de netto-enthalpie hangt af van de grootte van de enthalpie van de componenten. Als de som van de enthalpie van de componenten kleiner is dan de enthalpie van het mengen, is de netto enthalpie-verandering negatief en is het oplossingsproces exotherm.

Als de som van de enthalpie van de componenten groter is dan de enthalpie van het mengen, is de enthalpie-verandering positief en is het oplossingsproces endotherm. Als de twee gelijk zijn, wordt warmte niet afgegeven of opgenomen. Oplossingsvorming is iets anders dan een chemische reactie.

Wanneer een opgeloste stof wordt opgelost in een oplosmiddel, is de verandering fysisch. Bij verdamping van de oplossing kan de opgeloste stof worden teruggewonnen. Daarentegen verandert een chemische reactie de eigenschappen van de reactanten.

Wanneer koperhydroxide wordt opgelost in zoutzuur, zal het verdampen van de oplossing geen koperhydroxide teruggeven. In plaats daarvan krijgen we het product koperchloride.