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.
Энтальпия раствора чаще всего выражается 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. Идеальный раствор имеет нулевую энтальпию смешения . Для неидеального раствора это избыточное молярное количество .
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 понижается, чтобы соответствовать температуре окружающей среды. Равновесие между газом как отдельной фазой и газом в растворе, согласно принципу Ле Шателье , смещается в пользу газа, переходящего в раствор, по мере понижения температуры (понижение 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 процессом. Энергия, выделяемая при сольватации ионов аммония и ионов нитрата, меньше энергии, поглощаемой при разрушении ионной решетки нитрата аммония и притяжения между молекулами воды. Растворение гидроксида калия является экзотермическим процессом, поскольку при сольватации выделяется больше энергии, чем тратится на разрушение растворенного вещества и растворителя.
Выражения изменения энтальпии растворения могут быть дифференциальными или интегральными , как функция соотношения количеств растворенного вещества и растворителя.
Изменение молярной дифференциальной энтальпии растворения равно:
где — бесконечно малое изменение или дифференциал числа молей растворенного вещества в процессе растворения.
Интегральная теплота растворения определяется как процесс получения определенного количества раствора с конечной концентрацией. Изменение энтальпии в этом процессе, нормированное на число молей растворенного вещества, оценивается как молярная интегральная теплота растворения . Математически молярная интегральная теплота растворения обозначается как:
Первичная теплота растворения — это дифференциальная теплота 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 она связана с коэффициентом активности растворенного вещества(в) и температурной производной относительной диэлектрической проницаемости через следующую формулу: [1]
