Back to chapter

12.3:

אנתלפיה של תמיסה

JoVE Core
Chemistry
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Chemistry
Enthalpy of Solution

Languages

Share

המסת מומס בממס היא תהליך אקסותרמי או אנדותרמי. כשנתרן הידרוקסיד מתמוסס במים, חום מועבר מהתמיסה למים המקיפים אותה, מה שגורם לטמפרטורת המים לעלות. זהו תהליך אקסותרמי.בתהליכים אנדותרמיים, כמו המסת אמוניום כלורי במים, חום נספג על ידי התמיסה, מה שגורם לעליית טמפרטורת המים. בלחץ קבוע, החום המשוחרר או הנספג נקרא השינוי האנתלפי. יצירת תמיסה מתרחשת בשלושה שלבים, שכל אחד מהם מקושר לשינוי אנתלפיה תואם.שלב ראשון הוא ההפרדה של חלקיקי המומס. זה דורש צריכת אנרגיה כדי לגבור על כוחות המשיכה בין חלקיקי המומס. שלב שני הוא ההפרדה של חלקיקי הממס.גם זה שלב אנדותרמי מפני שאנרגיה נדרשת לשיבוש כוחות המשיכה בין חלקיקי הממס. שלב שלישי מתרחש כאשר חלקיקי המומס והממס מתערבבים. שלב זה הוא אקסותרמי מפני שאינטראקציות המשיכה בין חלקיקי מומס וחלקיקי ממס משחררות אנרגיה.בתהליך המתרחש בשלבים, חוק הס קובע ששינוי האנתלפיה הכולל הוא סכום שינויי האנתלפיה בכל שלב. סימן האנתלפיה הכוללת תלוי בעוצמת האנתלפיות של הרכיבים. אם סך האנתלפיות של הרכיבים נמוך מאנתלפיית הערבוב, שינוי האנתלפיה הכולל הוא שלילי ותהליך ההמסה הוא אקסותרמי.אם סכום האנתלפיות של הרכיבים גדול מאנתלפיית הערבוב, שינוי האנתלפיה הוא חיובי ותהליך ההמסה הוא אנדותרמי. אם שניהם שווים, חום לא משוחרר ולא נקלט. היווצרות תמיסה שונה מתגובה כימית.כשמומס מתמוסס בממס, השינוי הוא פיזיקלי. עם אידוי התמיסה, ניתן לשחזר את המומס. בניגוד לכך, תגובה כימית משנה את תכונות המגיבים.כשהידרוקסיד נחושת מומס בחומצה הידרוכלורית, אידוי התמיסה לא יחזיר את הידרוקסיד הנחושת. במקום זאת, נקבל את התוצר, נחושת כלורית.

12.3:

אנתלפיה של תמיסה

There are two criteria that favor, but do not guarantee, the spontaneous formation of a solution:

  1. A decrease in the internal energy of the system (an exothermic change, as discussed in the previous chapter on thermochemistry)
  2. An increased dispersal of matter in the system (which indicates an increase in the entropy of the system, as you will learn about in the later chapter on thermodynamics)

In the process of dissolution, an internal energy change often, but not always, occurs as heat is absorbed or evolved. An increase in matter dispersal always results when a solution forms from the uniform distribution of solute molecules throughout a solvent.

Spontaneous solution formation is favored, but not guaranteed, by exothermic dissolution processes. While many soluble compounds do, indeed, dissolve with the release of heat, some dissolve endothermically. Ammonium nitrate (NH4NO3) is one such example and is used to make instant cold packs for treating injuries. A thin-walled plastic bag of water is sealed inside a larger bag with solid NH4NO3. When the smaller bag is broken, a solution of NH4NO3 forms, absorbing heat from the surroundings (the injured area to which the pack is applied) and providing a cold compress that decreases swelling. Endothermic dissolutions such as this one require greater energy input to separate the solute species than is recovered when the solutes are solvated, but they are spontaneous nonetheless due to the increase in disorder that accompanies the formation of the solution.

This text is adapted from Openstax, Chemistry 2e, Section 11.1: The Dissolution Process.

Suggested Reading

  1. Sugihara, Gohsuke, and Mihoko Hisatomi. "Enthalpy–entropy compensation phenomenon observed for different surfactants in aqueous solution." Journal of colloid and interface science 219, no. 1 (1999): 31-36.
  2. Wilhelm, Emmerich, David Raal, Jan Thoen, Jean-Pierre Grolier, Dmitry Zaitsau, Claudio Cerdeiriña, Takayoshi Kimura et al. Enthalpy and Internal Energy: Liquids, Solutions and Vapours. Royal Society of Chemistry, (2017).
  3. Shen, Xinghai, Hongcheng Gao, and Xiangyang Wang. "What makes the solubilization of water in reversed micelles exothermic or endothermic? A titration calorimetry investigation." Physical Chemistry Chemical Physics 1, no. 3 (1999): 463-469.