Ciepło rozpuszczania

Ciepło rozpuszczania - efekt cieplny towarzyszący procesowi rozpuszczania. W przypadku procesu rozpuszczania prowadzonego pod stałym ciśnieniem ciepło rozpuszczania jest równoważne entalpii tego procesu.

W procesie rozpuszczania substancji krystalicznych ulega zniszczeniu sieć krystaliczna kosztem pobrania z otoczenia energii równej tzw., energii sieciowej (E_s). W drugim etapie powstałe cząsteczki lub jony ulegają procesowi solwatacji, czemu towarzyszy wydzielanie się energii (ΔH_solw). Zgodnie z prawem Hessa można to przedstawić w następujący sposób:

ΔH_r = E_s + ΔH_solw

gdzie ΔH_r to sumaryczna entalpia rozpuszczania.

Proces rozpuszczania może być:

• egzotermiczny (powodujący wzrost temperatury roztworu), jeżeli wydzielana energia solwatacji jest wyższa niż energia sieciowa,
• endotermiczny (powodujący obniżenie temperatury roztworu) jeśli dominuje energia sieciowa nad energią solwatacji.

Zwykle ciepło rozpuszczania danej substancji w danym rozpuszczalniku podaje się dla jednego mola tej substancji rozpuszczanej w warunkach normalnych. Efekt cieplny rozpuszczania nie zależy wyłącznie od natury chemicznej substancji rozpuszczanej i rozpuszczalnika ale także od warunków prowadzenia tego procesu, w szczególności od tego jakie było stężenie początkowe i końcowe. Np: inny efekt cieplny wystąpi gdy rozpuszcza się 1 mol danej substancji w 10 litrach czystego rozpuszczalnika, a inny gdy ten sam mol substancji dodaje się do 1 litra roztworu, w którym wcześniej rozpuszczono 2 mole tej substancji.

W związku z tym istnieje wiele różnych definicji molowych entalpii rozpuszczania, z których najczęściej tabelaryzowane są:

• pierwsza entalpia rozpuszczania - dotyczy sytuacji, gdy rozpuszcza się 1 mol substancji w nieskończonej ilości rozpuszczalnika (w praktyce w takiej ilości, aby dalsze jej zwiększanie nie wpływało już w zauważalny sposób na efekt cieplny)
• pełna entalpia rozpuszczania - dotyczy sytuacji gdy rozpuszcza się 1 mol substancji w takiej ilości rozpuszczalnika aby powstał roztwór nasycony
• ostatnia entalpia rozpuszczania - dotyczy sytuacji, gdy rozpuszcza się 1 mol substancji w nieskończonej ilości roztworu praktycznie nasyconego.

Bibliografia

• Wojciech Solarski, Ćwiczenia z Chemii Fizycznej, Ćwiczenie V: Entalpia Rozpuszczania i Neutralizacji, Katedra Chemii i Korozji Metali, AGH