12.3:
المحتوى الحراري للمحلول
12.3:
المحتوى الحراري للمحلول
هناك معياران يفضلان التكوين التلقائي للمحلول ولكن لا يضمنهما:
- انخفاض في الطاقة الداخلية للنظام (تغيير طارد للحرارة، كما نوقش في الفصل السابق حول الكيمياء الحرارية)
- زيادة تشتت المادة في النظام (مما يشير إلى زيادة في إنتروبيا النظام، كما ستتعلم في الفصل التالي عن الديناميكا الحرارية)
في عملية الذوبان، يحدث تغير في الطاقة الداخلية غالباً، ولكن ليس دائماً، عند امتصاص الحرارة أو تطورها. تحدث الزيادة في تشتت المادة دائماً عندما يتكون المحلول من التوزيع المنتظم للجزيئات الذائبة في جميع أنحاء المذيب.
يفضل تكوين المحلول العفوي، ولكن ليس مضمونًا، من خلال عمليات الذوبان الطاردة للحرارة. في حين أن العديد من المركبات القابلة للذوبان تذوب بالفعل مع إطلاق الحرارة، فإن بعضها يذوب بالحرارة. نترات الأمونيوم (NH4NO3) هي أحد الأمثلة وتستخدم لصنع كمّادات باردة فورية لعلاج الإصابات. يتم وضع كيس بلاستيكي رقيق الجدران من الماء داخل كيس أكبر مع المادة الصلبة NH4NO3. عندما يتم كسر الكيس الأصغر، يتشكل محلول من NH4NO3، الذي يقوم بامتصاص الحرارة من المناطق المحيطة (المنطقة المصابة التي توضع عليها الكمّادة) ويوفر البرد ضغطاً يقلل من التورم. تتطلب الذوبان الماص للحرارة مثل هذا مدخلات طاقة أكبر لفصل الأنواع المذابة أكثر مما يتم استعادته عند إذابة المواد المذابة، ولكنها مع ذلك تكون تلقائية بسبب زيادة الفوضى المصاحبة لتكوين المحلول.
هذا النص مقتبس من Openstax, Chemistry 2e, Section 11.1: The Dissolution Process.
Suggested Reading
- Sugihara, Gohsuke, and Mihoko Hisatomi. "Enthalpy–entropy compensation phenomenon observed for different surfactants in aqueous solution." Journal of colloid and interface science 219, no. 1 (1999): 31-36.
- Wilhelm, Emmerich, David Raal, Jan Thoen, Jean-Pierre Grolier, Dmitry Zaitsau, Claudio Cerdeiriña, Takayoshi Kimura et al. Enthalpy and Internal Energy: Liquids, Solutions and Vapours. Royal Society of Chemistry, (2017).
- Shen, Xinghai, Hongcheng Gao, and Xiangyang Wang. "What makes the solubilization of water in reversed micelles exothermic or endothermic? A titration calorimetry investigation." Physical Chemistry Chemical Physics 1, no. 3 (1999): 463-469.