Sulu Çözeltiler ve Hidrasyon Isısı

İyonik çözünenler, Coulombic kuvvetler adı verilen çekici etkileşimlerle bir arada tutulur. İyonik çözünenler suda çözündüğünde, su molekülleri arasındaki hidrojen bağları iyonlar arasındaki Coulombic kuvvetleri kırar ve bozar. Bir iyonik kristal kafesi bu şekilde kurucu iyonlarına bölmek büyük bir enerji kazanımı gerektirir ve bu nedenle çözünen maddenin entalpisi endotermik bir süreçtir.

Kurucu gaz halindeki iyonlardan bir mol iyonik katı oluştuğunda açığa çıkan enerjiye kafes enerjisi denir ve her zaman ekzotermiktir. Dolayısıyla, çözünen maddenin bir molünü bileşenlerine ayıran entalpi, kafes enerjisine eşit ve zıttır. Bununla birlikte, bir iyonik kafes sulu bir çözelti içinde kırıldığında, her iyon, su dipolünün zıt yüklü ucu ile iyon-dipol etkileşimleri yoluyla çevrelenir ve stabilize edilir.

Bu fenomen hidrasyon olarak adlandırılır. Bir mol iyonun suda çözünmesiyle ilişkili entalpi değişimi hidrasyon ısısı olarak bilinir. Çözücünün entalpisi ile karışımın entalpisinin bir kombinasyonudur.

Hidratlanmış bir iyon ile su molekülleri arasındaki iyon-dipol etkileşimleri, tek başına sudaki hidrojen bağlarından çok daha güçlü olduğundan, hidrasyon her zaman ekzotermik bir süreçtir. Çözeltinin toplam entalpisi, çözünen maddenin endotermik entalpisinin ve hidrasyonun ekzotermik ısısının bir toplamıdır ve bu nedenle bu iki terimin göreli büyüklüklerine bağlıdır. Çözünen maddenin entalpisi hidrasyon ısısından azsa, çözeltinin entalpisi negatif olacak ve çözünme, bir sodyum hidroksit çözeltisinde görüldüğü gibi ekzotermik olacaktır.

Çözünen maddenin entalpisi hidrasyon ısısından büyükse, çözeltinin entalpisi pozitif olacak ve çözünme bir amonyum klorür çözeltisinde olduğu gibi endotermik olacaktır. Çözünen maddenin entalpisi hidrasyon ısısından çok daha büyükse, çözünen madde suda çözülmeden kalacaktır kalsiyum sülfat durumunda görüldüğü gibi. İki terim birbirine yakınsa, çözeltinin entalpisi, sodyum klorür için olduğu gibi neredeyse sıfır olacaktır.

Bu tür çözünenler, çözeltinin sıcaklığını değiştirmez.