Химия. 11 класс

Тепловые явления при растворении

Для разрыва химических связей между частицами растворяемого вещества необходимо затратить энергию. Следовательно, количество теплоты в системе убывает и первая стадия растворения — это эндотермический процесс. При связывании частиц растворяемого вещества и растворителя на второй стадии процесса растворения энергия, наоборот, выделяется. Это экзотермический процесс, количество теплоты возрастает. Суммарный тепловой эффект процесса растворения равен сумме двух величин:

Q_{(растворения)} = –Q_{(разрыв химических связей)} + Q_{(образование химических связей)}.

Экспериментальные данные показывают, что при растворении твёрдых веществ в одних случаях теплота выделяется, а в других — поглощается. Например, при растворении в воде нитрата аммония NH₄NO₃ наблюдается сильное охлаждение раствора. Причина заключается в том, что количество теплоты, выделяющейся при взаимодействии катионов и анионов с молекулами воды, меньше количества теплоты, затрачиваемой на разрыв ионных связей в кристаллах нитрата аммония (Q_{(растворения)} = –26,4 кДж/моль). Другой пример — растворение в воде гидроксида калия, которое сопровождается сильным разогреванием раствора. В этом случае энергия, выделяемая при взаимодействии ионов K⁺ и OH^– с молекулами воды, больше, чем энергия, затрачиваемая на разрыв связей между этими ионами в кристаллическом KOH (Q_{(растворения)} = +55,6 кДж/моль).

Растворение газов и жидкостей в воде обычно сопровождается выделением теплоты, так как практически отсутствуют затраты энергии на разрушение связей между молекулами исходного вещества.