Изменение энтальпии раствора

В термохимии энтальпия растворения ( теплота растворения или энтальпия сольватации ) — это изменение энтальпии , связанное с растворением вещества в растворителе при постоянном давлении, приводящее к бесконечному разбавлению.

Энтальпию растворения чаще всего выражают в кДж / моль при постоянной температуре. Изменение энергии можно рассматривать как состоящее из трех частей: эндотермического разрыва связей внутри растворенного вещества и внутри растворителя и образования притяжения между растворенным веществом и растворителем. имеет Идеальный раствор нулевую энтальпию смешения . Для неидеального раствора это избыточное молярное количество .

Энергетика

Растворение большинством газов является экзотермическим. То есть, когда газ растворяется в жидком растворителе, энергия выделяется в виде тепла, нагревая как систему (т.е. раствор), так и окружающую среду.

Температура раствора со временем снижается до уровня температуры окружающей среды. Равновесие между газом как отдельной фазой и газом в растворе по принципу Ле Шателье сместится в пользу перехода газа в раствор при понижении температуры (снижение температуры увеличивает растворимость газа).

При нагревании насыщенного раствора газа из раствора выделяется газ.

Шаги роспуска

Растворение можно рассматривать как происходящее в три этапа:

1. Нарушение притяжения растворенных веществ ( эндотермическое ), например, энергии решетки ⁠ $U_{\text{latt}}$⁠ в солях.
2. Нарушение притяжения растворитель-растворитель (эндотермическое), например, водородной связи.
3. Формирование притяжения растворителя ( экзотермическое ) при сольватации .

Значение энтальпии сольватации представляет собой сумму этих отдельных шагов.

$\Delta H_{\text{solv}}=\Delta H_{\text{diss}}+U_{\text{latt}}$

Растворение нитрата аммония в воде является эндотермическим. Энергия, выделяемая при сольватации ионов аммония и нитрат-ионов, меньше энергии, поглощаемой при разрушении ионной решетки нитрата аммония и притяжении между молекулами воды. Растворение гидроксида калия является экзотермическим, поскольку при сольватации выделяется больше энергии, чем используется на расщепление растворенного вещества и растворителя.

Выражения в дифференциальной или интегральной форме

Выражения изменения энтальпии растворения могут быть дифференциальными или интегральными , как функция соотношения количеств растворенного вещества-растворителя.

Молярное дифференциальное изменение энтальпии растворения равно:

$\Delta _{\text{diss}}^{d}H=\left({\frac {\partial \Delta _{\text{diss}}H}{\partial \Delta n_{i}}}\right)_{T,p,n_{B}}$

где ⁠ $\partial \Delta n_{i}$⁠ — это бесконечно малое изменение или дифференциал мольного числа растворенного вещества во время растворения.

Интегральную теплоту растворения определяют как процесс получения определенного количества раствора конечной концентрации. Изменение энтальпии в этом процессе, нормированное на мольное число растворенного вещества, оценивается как молярная интегральная теплота растворения . Математически молярная интегральная теплота растворения обозначается как:

$\Delta _{\text{diss}}^{i}H={\frac {\Delta _{\text{diss}}H}{n_{B}}}$

Основная теплота растворения является дифференциальной теплотой растворения для получения бесконечно разбавленного раствора.

Зависимость от характера раствора

Энтальпия смешения идеального раствора по определению равна нулю, но энтальпия растворения неэлектролитов имеет значение энтальпии плавления или испарения. Для неидеальных растворов электролитов он связан с коэффициентом активности растворенного(ых) вещества(й) и температурной производной относительной диэлектрической проницаемости по следующей формуле: $$H_{dil}=\sum _{i}\nu _{i}RT\ln \gamma _{i}\left(1+{\frac {T}{\epsilon }}{\frac {\partial \epsilon }{\partial T}}\right)$$

Изменение энтальпии раствора некоторых выбранных соединений
соляная кислота	-74.84
нитрат аммония	+25.69
аммиак	-30.50
гидроксид калия	-57.61
гидроксид цезия	-71.55
хлорид натрия	+3.87
хлорат калия	+41.38
уксусная кислота	-1.51
гидроксид натрия	-44.50
Изменение энтальпии Δ H тот в кДж / моль в воде при 25°С

См. также

• Очевидные молярные свойства
• Энтальпия смешения
• Теплота разбавления
• Теплота плавления
• Энергия гидратации
• Решетчатая энергия
• Закон разбавления
• сольватация
• Термодинамическая активность
• Равновесие растворимости

Внешние ссылки

• фазовая диаграмма