Enthalpieänderung der Lösung - Enthalpy change of solution

Die Lösungsenthalpie , Auflösungsenthalpie oder Lösungswärme ist die Enthalpieänderung , die mit der Auflösung einer Substanz in einem Lösungsmittel bei konstantem Druck verbunden ist, was zu einer unendlichen Verdünnung führt.

Die Lösungsenthalpie wird am häufigsten in kJ / mol bei konstanter Temperatur angegeben. Die Energieänderung besteht aus drei Teilen, dem endothermen Aufbrechen von Bindungen innerhalb des gelösten Stoffes und innerhalb des Lösungsmittels und der Bildung von Anziehungskräften zwischen dem gelösten Stoff und dem Lösungsmittel. Eine ideale Lösung hat eine Mischungsenthalpie von Null . Bei einer nicht idealen Lösung handelt es sich um eine überschüssige molare Menge .

Energie

Die Auflösung durch die meisten Gase ist exotherm. Das heißt, wenn sich ein Gas in einem flüssigen Lösungsmittel auflöst, wird Energie als Wärme freigesetzt, wodurch sowohl das System (dh die Lösung) als auch die Umgebung erwärmt werden.

Die Temperatur der Lösung nimmt schließlich ab, um sich der Umgebungstemperatur anzupassen. Das Gleichgewicht zwischen dem Gas als separate Phase und dem in Lösung befindlichen Gas wird sich nach dem Prinzip von Le Châtelier dahingehend verschieben, dass das Gas bei sinkender Temperatur in Lösung geht (eine Verringerung der Temperatur erhöht die Löslichkeit eines Gases).

Wenn eine gesättigte Lösung eines Gases erhitzt wird, kommt Gas aus der Lösung. Wahr

Schritte zur Auflösung

Die Auflösung kann in drei Schritten betrachtet werden:

  1. Aufbrechen von gelösten-gelösten Anziehungen (endotherm), siehe zB Gitterenergie U l in Salzen.
  2. Aufbrechen von Lösungsmittel-Lösungsmittel-Anziehungen (endotherm), zum Beispiel die von Wasserstoffbrücken
  3. Bildung von Lösungsmittel-Solut-Anziehungskräften (exotherm), in Solvatation .

Der Wert der Solvatationsenthalpie ist die Summe dieser Einzelschritte.

Das Auflösen von Ammoniumnitrat in Wasser ist endotherm. Die durch die Solvatation der Ammoniumionen und Nitrationen freigesetzte Energie ist geringer als die Energie, die beim Aufbrechen des Ammoniumnitrat-Ionengitters und der Anziehung zwischen den Wassermolekülen absorbiert wird. Das Auflösen von Kaliumhydroxid ist exotherm, da während der Solvatation mehr Energie freigesetzt wird, als beim Aufbrechen des gelösten Stoffes und des Lösungsmittels verbraucht wird.

Ausdrücke in Differential- oder Integralform

Die Ausdrücke der Auflösungsenthalpieänderung können differentiell oder ganzzahlig sein, als Funktion des Mengenverhältnisses gelöster Stoff-Lösungsmittel.

Die molare differentielle Auflösungsenthalpieänderung ist:

wo ∂Δn i ist die infinitesimale Variation oder Differential des Molzahl des gelösten Stoffes während der Auflösung.

Die integrale Auflösungswärme ist für ein Verfahren zum Erhalten einer bestimmten Lösungsmenge mit einer Endkonzentration definiert. Die Enthalpieänderung in diesem Prozess, normiert auf die Molzahl des gelösten Stoffes, wird als molare integrale Auflösungswärme ausgewertet . Mathematisch wird die molare integrale Auflösungswärme wie folgt bezeichnet:

Die primäre Auflösungswärme ist die differentielle Auflösungswärme, um eine unendlich verdünnte Lösung zu erhalten.

Abhängigkeit von der Art der Lösung

Die Mischungsenthalpie einer idealen Lösung ist per Definition null, aber die Auflösungsenthalpie von Nichtelektrolyten hat den Wert der Fusions- oder Verdampfungsenthalpie. Für nicht-ideale Elektrolytlösungen ist er mit dem Aktivitätskoeffizienten des gelösten Stoffes bzw. der gelösten Stoffe und der Temperaturableitung der relativen Permittivität durch die folgende Formel verbunden:

Enthalpieänderung der Lösung für einige ausgewählte Verbindungen
Salzsäure -74,84
Ammoniumnitrat +25,69
Ammoniak -30.50
Kaliumhydroxid -57,61
Cäsiumhydroxid -71.55
Natriumchlorid +3,87
Kaliumchlorat +41.38
Essigsäure -1,51
Natriumhydroxid -44.50
Änderung der Enthalpie Δ H o in kJ / mol in Wasser bei 25 ° C

Siehe auch

Verweise

Externe Links