Caldura de dizolvareLuca Elena

Badea Elena-Delia

Căldura degajată sau absorbită la dizolvarea unui mol de substanţă într-o cantitate foarte mare de solvent se numeşte căldură molară de dizolvare.

Procesul de dizolvare a substanţelor este însoţit de un efect termic, denumit căldură de dizolvare, care depinde de interacţiile moleculelor sau ionilor substanţei (ex. NaCl), care se dizolvă cu moleculele dizolvantului (H2O). De exemplu, în cazul cristalelor Na+Cl− ionice în apă, căldura de dizolvare la presiune constantă, DHdiz , poate fi explicată în felul următor: într-o

primă etapă, sub acţiunea apei, ionii imobili de Na+ şi Cl− care ocupă nodurile reţelei cristaline sunt îndepărtaţi unii de alţii până la distanţe atât de mari, încât forţa coulombiană de interacţiune dintre ei devine nulă; ionii devin independenţi şi mobili în apă. Acest proces absoarbe energie din exterior, astfel că dizolvarea sărurilor ionice are loc cu scădere de temperatură.

Caldura de dizolvare este data de suma:

unde

ΔHretea este caldura consumata pentru ruperea legaturilor dintre ionii din reteaua cristalina a substantelor (energia de retea ~ 100 kcal / mol), iar

ΔHhidratare este caldura degajata in procesul de solvatare (hidratare – in cazul apei) a ionilor, prin aranjarea dipolilor solventului in jurul fiecarui ion (~ - 100 kcal/mol).

Procesul de dizolvare este endoterm daca ΔHretea > ΔHhidratare si este exoterm daca ΔHretea

< ΔHhidratare.

Procesul de dizolvare a substantelor este insotit de caldura de dizolvare, care depinde de interactiunea ionilor sau moleculelor substantei cu moleculele dizolvantului. La dizolvarea unei substante cristaline in apa au loc urmatoarele fenomene: a)  distrugerea retelei cristaline de catre moleculele de apa dipolare, care se interpun intre ionii sarii, energia ce trebuie cheltuita

ΔHdiz = ΔHretea + ΔHhidratare

in acest proces se numeste energie de retea   Hr si  b) solvatarea (hidratarea) lor cand are loc o degajare de caldura datorita interactiunilor ion-dipol, numita energie de solvatare  H s.

Conform legii lui Hess, suma cantitatilor de caldura ce insoteste un proces este constanta.

Hdiz  =   H r +  H s                  (3)

Energia de retea  Hr are valoarea de cca  102 cal /mol si este pozitiva deoarece este absorbita de sistem, iar energia de solvatare  H s are cam aceeasi valoare dar este negativa, deoarece ea este degajata de catre sistem. Entalpia de dizolvare (caldura de dizolvare)  poate fi pozitiva (dizolvarea endoterma ) sau negativa (dizolvare exoterma ) dupa cum energia de retea este mai mare sau mai mica decat  energia de solvatare. Caldura degajata sau absorbita se masoara  in calorii /mol sau in jouli/mol. Cantitatea de caldura Q primita sau cedata de un corp de masa m si caldura specifica c depinde de variatia temperaturii  t adica:  

Q = m c t                  (4)

Produsul dintre caldura specifica  si masa lui se numeste capacitate calorica :

 C = m. c , Deci:

Q = C  t                     (5)

Pentru determinarea caldurii de dizolvare se aplica ecuatia calorimetrica conform  careia cantitatea de caldura absorbita de un sistem este egala cu cea degajata de alt sistem, cu care este in contact. In cazul dizolvarii unor saruri, caldura primita pentru dizolvare (Qp ) este egala cu cea cedata de sistemul calorimetric (Qcal ) si de caldura  cedata de solvent (Q sol ). Caldura cedata  de calorimetru este Qcal  = C t , iar cea cedata de solvent este  Qsol.= m s.c s. t, deci caldura totala  este:           

            H = Q p = Q sol + Q cal  =  m sc s  t + C t =   ( m scs + C ) t         (6)

unde ms este masa solutiei  ( masa apei + masa sarii ), c  caldura specifica a solutiei care se poate egala cu cea a apei (1 cal/gr.grd.). Constanta  calorimetrului  C se poate  determina din calcul. Entalpia de dizolvare se raporteaza la un mol de substanta.