Back to chapter

12.3:

Энтальпия раствора

JoVE Core
Chemistry
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Chemistry
Enthalpy of Solution

Languages

Share

Растворение растворенного вещества в растворе это экзотермический или эндотермический процесс. Когда гидроксид натрия растворяется в воде, тепло передается от раствора окружающей воде, вызывая повышение температуры воды. Это экзотермический процесс.В эндотермических процессах, таких как растворение хлорида аммония в воде, тепло поглощается раствором, вызывая снижение температуры воды. При постоянном давлении выделяемое или поглощаемое тепло называется изменением энтальпии. Формирование раствора состоит из трех этапов, каждый из которых связан с соответствующим изменением энтальпии.Шаг первый отделение частиц растворенного вещества. Это требует подвода энергии для преодоления сил притяжения между частицами растворенного вещества. Шаг второй отделение частиц растворителя.Это также эндотермический этап, поскольку для разрушения сил притяжения между частицами растворителя требуется энергия. Третий этап происходит при смешивании частиц растворенного вещества и растворителя. Эта стадия экзотермична, потому что притягивающие взаимодействия между частицами растворенного вещества и частицами растворителя высвобождают энергию.Для пошагового процесса закон Гесса гласит, что чистое изменение энтальпии представляет собой сумму изменений энтальпии на каждом этапе. Знак чистой энтальпии зависит от величин энтальпии компонентов. Если сумма энтальпий компонентов меньше, чем энтальпия смешения, итоговое изменение энтальпии отрицательное, и процесс растворения является экзотермическим.Если сумма энтальпий компонентов больше, чем энтальпия смешения, изменение энтальпии будет положительным, и процесс растворения будет эндотермическим. Если они равны, тепло не выделяется и не поглощается. Образование раствора отличается от химической реакции.Когда растворенное вещество растворяется в растворителе, изменение носит физический характер. После испарения раствора растворенное вещество может быть возвращено. Напротив, химическая реакция изменяет свойства исходных веществ.Когда гидроксид меди растворяется в соляной кислоте, при испарении раствора гидроксид меди не возвращается. Вместо этого мы получим продукт реакции хлорид меди.

12.3:

Энтальпия раствора

Существует два критерия, которые благоприятствуют, но не гарантируют спонтанного образования раствор:

  1. Снижение внутренней энергии системы (экзотермическое изменение, как описано в предыдущей главе по термохимии)
  2. Увеличение диспергирования вещества в системе (что указывает на увеличение энтропии системы, о чем вы узнаете в следующей главе о термодинамике)

В процессе растворения внутренняя энергетическая перемена часто, но не всегда, происходит по мере поглощения или развития тепла. Увеличение диспергирования вещества всегда происходит, когда раствор образуется из равномерного распределения молекул растворённое вещество по растворителю.

Спонтанное образование раствор благоприятно, но не гарантировано, в результате экзотермических процессов растворения. В то время как многие растворимые соединения растворяются с высвобождением тепла, некоторые растворяются эндотермически. Нитрат аммония (NH4NО3) является одним из таких примеров и используется для приготовления немедленных холодных упаковок для лечения травм. Тонкостенный пластиковый пакет с водой загерметизирован внутри более крупного пакета твердым NH4NО3. При поломке мешка меньшего размера образуется раствор NH4NО3, поглощающий тепло от окружающей среды (поврежденная область, на которую наносится упаковка) и обеспечивающий холодное сжатие, уменьшающее набухание. Эндотермические дисрастворы, такие как этот, требуют большего потребления энергии для разделения вида растворённое вещество, чем восстанавливаются при разрешимости солей, но они являются спонтанными, тем не менее, из-за роста расстройства, сопровождающего образование раствор.

Этот текст адаптирован из Openstax, Химия 2е изд., раздел 11.1: Процесс растворения.

Suggested Reading

  1. 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.
  2. 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).
  3. 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.