Изменение энтальпии раствора

редактировать

энтальпия растворения, энтальпия растворения или теплота растворения - это энтальпия изменение, связанное с растворением вещества в растворителе при постоянном давлении, приводящее к бесконечному разбавлению.

Энтальпия раствора чаще всего выражается в kJ /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. идеальный раствор имеет нулевую энтальпию смешения. Для неидеального раствора это избыточное молярное количество.

Содержание

1 Энергетика
2 Этапы растворения
3 Выражения в дифференциальной или интегральной форме
4 Зависимость от природы решение
5 См. также
6 Ссылки
7 Внешние ссылки

Энергетика

Растворение большинства 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 в конечном итоге снижается до температуры окружающей среды. Равновесие между газом как отдельной фазой и газом в растворе будет согласно принципу Ле Шателье сдвигаться в сторону перехода газа в раствор при понижении температуры (уменьшение температуры увеличивает растворимость газа.).

Когда насыщенный раствор газа нагревается, газ выходит из раствора.

Этапы растворения

Растворение можно рассматривать как три этапа:

Нарушение притяжения растворенное вещество-растворенное вещество (эндотермическое), см., Например, энергия решетки Ulв солях.
Нарушение притяжения растворитель-растворитель (эндотермическое), например, при водородной связи
Формирование притяжения растворитель-растворенное вещество (экзотермическое) при сольватации.

Значение энтальпии сольватации - это сумма этих отдельных шагов.

Δ H solv = Δ H dis + U l {\ displaystyle \ Delta H_ {solv} = \ Delta H_ {dis} + U_ {l}}

{\ displaystyle \ Delta H_ {solv} = \ Delta H_ {dis} + U_ {l}}

Растворение нитрата аммония в воде эндотермический. Энергия, высвобождаемая при сольватации ионов аммония и нитрат-ионов, меньше энергии, поглощаемой при разрушении ионной решетки нитрата аммония и притяжения между молекулами воды. Растворение гидроксида калия является экзотермическим, поскольку во время сольватации выделяется больше энергии, чем расходуется на разрушение растворенного вещества и растворителя.

Выражения в дифференциальной или интегральной форме

Выражения изменения энтальпии растворения могут быть дифференциальными или интегральными в зависимости от соотношения количеств растворенного вещества и растворителя.

изменение молярной дифференциальной энтальпии растворения составляет:

$Δ disd H = (∂ Δ dis H ∂ Δ ni) T, p, n B {\ displaystyle {\ begin { выровнено} \ \ \ \ \ \ \ \ Delta _ {dis} ^ {d} H = \ left ({\ frac {\ partial \ Delta _ {dis} H} {\ partial \ Delta n_ {i}}} \ right) _ {T, p, n_ {B}} \ end {align}}}$ ${\ displaystyle {\ begin {align} \ \ \ \ \ \ \ \ \ Delta _ {dis} ^ {d} H = \ left ({\ frac {\ partial \ Delta _ {dis} H} {\ partial \ Delta n_ {i}}} \ right) _ {T, p, n_ {B}} \ end {align}}}$

где ∂Δn i - бесконечно малое изменение или дифференциал числа молей растворенное вещество во время растворения.

Интегральная теплота растворения определяется для процесса получения определенного количества раствора с конечной концентрацией. Изменение энтальпии в этом процессе, нормированное на число молей растворенного вещества, оценивается как интегральная молярная теплота растворения . Математически молярная интегральная теплота растворения обозначается как:

$Δ disi H = Δ dis H n B {\ displaystyle {\ begin {align} \ \ \ \ \ \ \ \ \ Delta _ {dis} ^ {i } H = {\ frac {\ Delta _ {dis} H} {n_ {B}}} \ end {align}}}$ ${\ displaystyle {\ begin {align} \ \ \ \ \ \ \ \ \ Delta _ {dis} ^ {i} H = {\ frac {\ Delta _ {dis} H} {n_ { B}}} \ end {align}}}$

Основная теплота растворения - это дифференциальная теплота растворения для получения бесконечно разбавленного раствора.

Зависимость от природы 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 вещества (веществ) и температурной производной относительной диэлектрической проницаемости.

Hdil = ∑ я ν я RT ln ⁡ γ я (1 + T ϵ ∂ ϵ ∂ T) {\ displaystyle H_ {dil} = \ sum _ {i} \ nu _ {i} RT \ ln \ gamma _ {i} \ left ( 1 + {\ frac {T} {\ epsilon}} {\ frac {\ partial \ epsilon} {\ partial T}} \ right)}

{\ displaystyle H_ {dil} = \ sum _ {i} \ nu _ {i} RT \ ln \ gamma _ {i} \ left (1 + {\ frac {T} {\ epsilon}} {\ frac {\ partial \ epsilon} {\ partial T}} \ right)}

Изменение энтальпии раствора для 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 ΔH в kJ /моль в воде при 25 ° C

См. Также

Литература

Внешние ссылки

фазовая диаграмма