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 растворителя и образования притяжения между растворенным веществом и растворителем. Идеальный раствор имеет нулевую энтальпию смешения . Для неидеального раствора это избыточное молярное количество .
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.
Растворение можно рассматривать как происходящее в три этапа:
Значение энтальпии сольватации представляет собой сумму этих отдельных шагов.
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 изменения энтальпии растворения могут быть дифференциальными или интегральными в зависимости от соотношения количеств растворенного вещества-растворителя.
Молярное дифференциальное изменение энтальпии растворения равно:
где - бесконечно малое изменение или дифференциал мольного числа растворенного вещества во время растворения.
Интегральная теплота растворения определяется для процесса 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:
Основная теплота растворения является дифференциальной теплотой растворения для получения бесконечно разбавленного раствора.
Энтальпия смешения идеального раствора равна нулю по определению, но энтальпия растворения неэлектролитов имеет значение энтальпии плавления или испарения. Для неидеальных растворов электролитов он связан с коэффициентом активности растворенного вещества(й) и температурной производной относительной диэлектрической проницаемости по следующей формуле: [1]
