Теплові явища, що спостерігаються при розчиненні речовин у воді

Розчинення складний фізико-хімічний процес, який супроводжується тепловими ефектами,(іноді досить значними): виділенням або поглинанням теплоти – залежно від природи речовини. Це зміна енергії.

Так, відомо, що під час розчинення сірчаної кислоти (гідроксиду калію) у воді виділяється значна кількість теплоти, навпаки, при розчинені хлориду калію (чи при розчинені нітрату амонію) у воді теплота поглинається і система охолоджується.

Виділення теплоти при розчиненні - екзотермічний процес(∆Н<0);

Поглинання теплоти – ендотермічний (∆Н>0).

Теплота розчинення ∆Н – це кількість теплоти, що виділяється або поглинається під час розчинення 1 моль речовини. Так для гідроксиду калію ∆Н⁰ = -55,65 кДж/моль, для нітрату амонію - ∆Н⁰ = + 26,4865 кДж/моль.

Загальний тепловий ефект процесу розчинення ∆Н _розч. cкладається з теплоти, яка затрачується на розривання зв’язків між частинками речовини що розчиняється, та теплоти сольватації (або гідратації).

Оскільки ∆Н _{розр.зв}. > 0 (поглинання теплоти), а ∆Н _сольв. <0(виділення), то знак ∆Н _розч залежить від того, яка з цих складових робить більший внесок у загальне значення теплоти розчинення. Якщо ∆Н _{розр.зв}. і ∆Н _сольв. мають близькі абсолютні значення, то величина ∆Н _розч наближається до нуля. В довідника наводяться значення ∆Н _розч, які стосуються 1 моль речовини, розчиненої у досить великій кількості розчинника.

Під час розчинення змінюється не лише енергія, а й ентропія системи (ентропія – міра невпорядкованості системи, хаотичний, невпорядкований рух молекул під час розчинення речовин, причому кінцевий стан системи характеризується більшою хаотичністю, невпорядкованістю в порівнянні з вихідним станом.)

Ентропію розчинення можна подати як суму ентропії розривання зв’язків між частинками речовини, що розчиняється, ентропії сольватації та ентропії дифузії частинок речовини, що розчиняється, в об’ємі розчинника.

∆S _розч = ∆ S _{розр.зв}.+ ∆ S _сольв +∆ S_диф

Перші дві складові мають найбільше значення, тому

∆S _розч ≈ ∆ S _{розр.зв}.+ ∆ S _сольв

Під час розривання зв’язків між частинками речовини, що розчиняється, збільшується число частинок, які можуть рухатись незалежно одна від одної, зростає невпорядкованість системи і відповідно значення ентропії зростають,

= ∆ S _{розр.зв} >0. Навпаки, у разі сольватації ці частинки зв’язуються з молекулами розчинника, орієнтуються відносно одна одної, невпорядкованість системи зменшується, ∆ S _сольв <0. Залежно від природи розчинника співвідношення ∆ S _{розр.зв} і ∆ S _соль може змінюватись і значення ентропії може набувати як додатніх, так і від` ємних значень.

1. Чисельне визначення складу розчинів.

Будь-який розчин характеризується кількісним складом. Відомі різні способи вираження кількісного складу розчинів через: безрозмірні відносні величини – частки (масову, об`ємну, молярну), або розмірні - концентрації (молярна, нормальна, моляльна). Концентрація вказує відношення маси або кількості речовини до об’єму розчинника.

Масова частка розчиненої речовини – це безрозмірна величина, що дорівнює відношенню маси розчиненої речовини до загальної маси розчину.

W_p = m_p\m, де

W_p – масова частка розчиненої речовини;

m_p – маса розчиненої речовини;

m – загальна маса розчину

Концентрація вказує відношення маси або кількості речовини до об’єму розчинника.

Масова частка розчиненої речовини, W_p виражається у частках одиниці або у відсотках. Наприклад, масова частка розчиненої речовини – сульфатної кислоти у воді дорівнює 0,05 або 5%. Це означає, що в розчині сульфатної кислоти масою 100 г міститься 5 г кислоти і вода масою 95 г.

Молярна концентрація, або молярність – дорівнює відношенню кількості розчиненої речовини до об’єму розчину, тобто

с(Х) = n(X)/V,

c(X) – молярна концентрація частинок Х,

n(X) – кількість речовини частинок Х, що міститься в розчині;

V - об’єм розчину.

Основна одиниця виміру молярної концентрації т- моль\ л.

Приклад запису: молярна концентрація с(НСІ) = 0,1 моль\ л.

Розчин, в 1 л якого міститься 1 моль розчиненої речовини, називається молярним.

Запис: якщо в 1 л розчину міститься 0,1 моль речовин, то він наз. децинормальним, 0,01 моль – сантинормальним, 0, 001 моль - мілінормальний. Полярність позначають буквою М. Наприклад – 1М NaOH – молярний розчин гідроксиду натрію, 1 л такого розчину містить1 моль або 1 моль*40 г\моль =40 г NaOH, 0,01М NaOH – сантинормальний розчин, 1 л його містить 0,01 моль, тобто 0,01 * 40 г = 0,4 г. NaOH.

Дата добавления: 2014-01-06