Qué factores determinan el efecto térmico del proceso de disolución. El efecto térmico de la disolución (disolución de Entalpia).

Las soluciones son sistemas de composición variables monofásicos que consisten en varios componentes, uno de los cuales es un disolvente y otras sustancias disueltas. El hecho de que las soluciones sean sistemas monofásicos relacionados con ellos con compuestos químicos, y el hecho de que son sistemas de composición variables, acercándolos a mezclas mecánicas. Por lo tanto, se cree que las soluciones tienen una naturaleza dual: por un lado, son similares a los compuestos químicos, y en la otra, con mezclas mecánicas.

La disolución es un proceso físico-químico. En el fenómeno físico, la red cristalina se destruye y se produce la difusión de las moléculas de soluto. Cuando un aspecto químico, en el proceso de disolución, la molécula de sustancias disueltas está reaccionando con las moléculas de disolventes.

El proceso de disolución está acompañado por la liberación o la absorción de calor. Este calor, asignado a una oración de la sustancia, se llama el efecto térmico de la disolución, QP.

• El efecto térmico total de la disolución depende de los efectos térmicos:
• a) la destrucción de la red cristalina (el proceso siempre viene con consideración - Q 1);
• b) Difusión de la sustancia disuelta en el disolvente (costos de energía - Q 2);
• c) Hidratación (perspectiva de calor, + Q 3, ya que los hidratos están formados por la aparición del enlace químico frágil, que siempre está acompañado por la liberación de energía).

El efecto térmico total de la QP de disolución será igual a la suma de los efectos térmicos del título: QP \u003d (-Q 1) + (- Q 2) + (+ Q 3); Si Q 1\u003e Q 3\u003e La disolución va con la absorción del calor, es decir, el proceso de endotérmica, si Q 1< Q 3 , то растворение идет с выделением теплоты, то есть процесс экзотермический. Например, растворение NaCl, KN0 3 , NH 4 CNS идет с поглощением теплоты, растворение NaOH, H 2 S0 4 - с выделением теплоты.

Una tarea. ¿Por qué, cuando se disuelve en agua, la temperatura de cloruro de sodio disminuye, y cuando se disuelve el ácido sulfúrico?

Respuesta. Cuando se disuelve el cloruro de sodio, la red cristalina se destruye, que se acompaña de una energía considerable. El proceso de difusión se gasta una ligera cantidad de energía. La hidratación de iones siempre está acompañada por la liberación de energía. Por lo tanto, si la temperatura se reduce durante la disolución, la energía requerida para destruir la celosía de cristal resulta ser mayor que la energía liberada durante la hidratación, y en general la solución se enfría.

El efecto térmico de la disolución del ácido sulfúrico consiste principalmente en el calor de la hidratación de iones, por lo que la solución se calienta.

Solubilidad de la materia - Es su capacidad para ser distribuida en el entorno solvente. La solubilidad (o coeficiente de solubilidad) se determina mediante la cantidad máxima de gramos de una sustancia que puede disolverse en 100 gramos del disolvente a una temperatura determinada.

La solubilidad de la mayoría de los sólidos aumenta con el calentamiento. Hay excepciones, es decir, estas sustancias cuya solubilidad con crecientes cambios de temperatura (NaCl) o incluso cae (SA (O) 2).

La solubilidad de los gases en agua cae con calentamiento y aumenta con un aumento de la presión.

La solubilidad de las sustancias se asocia con la naturaleza de la sustancia disuelta. Los compuestos polares y iónicos generalmente se resuelven bien en disolventes polares y compuestos no polares en disolventes no polares. Por lo tanto, el cloruro y el amoníaco son bien solubles en agua, mientras que el hidrógeno, el cloro, la disolución de nitrógeno en el agua es mucho peor.

La disolución es un proceso fisicoquímico que conduce a la formación de un sistema homogéneo. Los efectos térmicos que lo acompañan son una consecuencia de una amplia variedad de razones. Considere algunos ejemplos:

A) El proceso de disolución en el agua de líquidos puede ir acompañado de fenómenos tales como la disociación de las moléculas polares para formar iones, la aparición de enlaces de hidrógeno entre las moléculas de agua polares y las moléculas de sustancias que contienen elementos con alta electronegitabilidad, hidratación de partículas químicas. , etc.

De 2n 5 en - H 2

Este sistema corresponde a la formación de soluciones ideales en una amplia gama de concentraciones. El proceso de disolución debe ir acompañado de la formación de enlaces de hidrógeno, por lo tanto, es energéticamente rentable, es decir, tiene un efecto térmico positivo.

CH3 Coxy - H2O

El ácido acético es un ácido monosocondicario débil a D \u003d 1.8 10 -5, por lo tanto, cuando se disuelve en agua, se gastará parte de la energía en la disociación de moléculas (efecto térmico negativo) y parte de la energía, por el contrario. , será liberado en forma de calor durante los iones de hidratación. El efecto total dependerá de la proporción de estos valores.

B) El proceso de disolución de sólidos en agua depende del tipo de celosía de cristal de este último. Como regla general, disolver los cristales iónicos se asocia con dos efectos opuestos: el valor positivo de la energía de la hidratación de iones y negativo, la destrucción de la red cristalina. Cristales moleculares El primer componente está prácticamente ausente. Al doblar las soluciones diluidas de solts de electrolitos fuertes, no se observa el efecto térmico. Si se forma el precipitado, se observa el efecto de deposición térmica.

Disolución de calor integral - Esta es la cantidad de calor absorbido o liberado durante la disolución 1 mol de sustancia en una sustancia muy grande (300 mol / mol) del disolvente.

Ejemplo de la tarea de liquidación:

Calcule la disolución de calor integral del cloruro de amonio, si cuando se disuelve 1,473 g de sales en 528.5 g de agua, la temperatura cayó en 0.174 o C. Capacidad de calor masiva de la solución de 4,109 j / g. K. La capacidad de calor del calorímetro de 181.4 j / g a

Decisión:La disolución de calor integral puede ser calculada por la fórmula:

Q \u003d (C Calorim. + C P-RA. M) × ΔT / N,

donde C es capacidad de calor, n - la cantidad de la sustancia disuelta: n \u003d m / m

m (p-ra) \u003d 528.5 +1,473 \u003d 530 g,

Δt \u003d -0.174 o c,

Q \u003d (4.109 × 530 + 181.4) × (-0.174) × 53.5 / 1,473 × 1000 \u003d -15,11 kj / mol desde el curso de la termodinámica química Se sabe que la medida del efecto térmico del proceso químico durante el El proceso isobárico (la constancia de la presión en el sistema) es la función termodinámica del estado - entalpy

ΔH \u003d n con. - n comienzo. El efecto térmico es igual en el valor absoluto de la entalpía, pero el signo es opuesto a él. El proceso exotérmico, acompañado de liberación de calor, corresponde a -Δn, y endotérmico, acompañado de absorción de calor, corresponde a + Δh. En el camino, el proceso de disolución de cloruro de amonio - endotérmica, ΔH \u003d 15,11 kJ / mol.

La solución se llama un sistema homogéneo que consiste en dos o más componentes. En la transición de una sustancia en solución, se produce los enlaces intemoleculares e iónicos de la cuadrícula sólida cristalina y la transición a la solución en forma de moléculas o iones individuales, que se distribuyen uniformemente entre las moléculas de disolventes.

Para destruir la celosía de cristal de la sustancia, es necesario gastar más energía. Esta energía está exenta como resultado de la hidratación (solvación) de iones y moléculas, es decir, la interacción química de la sustancia soluble con agua (o en general con el disolvente).

Significa que la solubilidad de la sustancia depende de la diferencia en la cantidad de energía de la hidratación (solvación) y la energía de la red cristalina de la sustancia.

Disolución energética ΔH RAST: energía absorbida (o liberada) cuando se disuelve 1 mol de sustancia en tal volumen de disolvente, la adición adicional de la cual no causa cambios en el efecto térmico.

El efecto térmico total de la disolución depende de los efectos térmicos:

· A) la destrucción de la red cristalina (el proceso siempre viene con el costo de Δn 1\u003e 0);

· B) Difusión de la sustancia disuelta en el disolvente (costo de energía ΔH 2\u003e 0);

· C) solvación (hidratación) (liberación de calor, ΔH3<0, так как между растворителем и растворенным веществом образуются непрочные химические связи, что всегда сопровождается выделением энергии).

El efecto térmico total de la disolución ΔH P será igual a la suma de los efectos térmicos denominados.

La energía de disolución está determinada por la fórmula 1.1:

Δh pac t \u003d Δh a p. R. + Δh c, (1.1)

donde Δh ras - la energía de disolución de la sustancia, kj / mol;

ΔН C - Energía de interacción en solvente con solvente

sustancia (energía de solvación), kj / mol;

Δн a p. - la energía de la destrucción de la celosía de cristal,

kj / mol.

Si la energía de la destrucción de la red cristalina es mayor que la energía de la solvación, entonces el proceso de disolución será un proceso endotérmico, ya que la energía gastada en la destrucción de la estructura de cristal no será compensada por la energía liberada durante la solvación. .

Si la energía de la destrucción de la red cristalina es menor que la energía de la solvación, el proceso de disolución será un proceso exotérmico, ya que la energía gastada en la destrucción de la estructura de cristal está completamente compensada por la energía liberada durante la solvación. En consecuencia, dependiendo de la relación entre la energía de la destrucción de la red cristalina de la sustancia disuelta y la energía de interacción de la sustancia disuelta con el disolvente (solvación), la energía de disolución puede ser positiva y negativa.

Por lo tanto, cuando se disuelve en el cloruro de sodio en agua, la temperatura prácticamente no cambia, al disolver el nitrato de potasio o el amonio, la temperatura se reduce bruscamente, y cuando el hidróxido de potasio se disuelve o el ácido sulfúrico, la temperatura de la solución aumenta bruscamente.

Es más probable que la disolución de los sólidos en el agua es más probable que el proceso endotérmico, ya que en muchos casos el calor se libera en la hidratación menor de lo que se gasta en la destrucción de la red cristalina.

La energía de la celosía de cristal se puede calcular teóricamente. Sin embargo, todavía no hay métodos confiables para el cálculo teórico de la energía de la solvación.

Hay algunos patrones que unen la solubilidad de las sustancias con su composición.

Para sales del mismo anión con diferentes cationes (o viceversa), la solubilidad será la más pequeña en el caso de que la sal esté formada por iones de la misma carga y aproximadamente el mismo tamaño, porque En este caso, la energía de la celosía de cristal de iones es máximo.

Por ejemplo, la solubilidad de los sulfatos de elementos del segundo grupo del sistema periódico se reduce mediante un subgrupo de arriba a abajo (desde el magnesio hasta el bario). Esto se explica por el hecho de que los iones de bario y sulfato son los más adecuados para el otro. Mientras que los cationes de calcio y magnesio son mucho menos que los aniones así 4 2-.

La solubilidad de los hidróxidos de estos elementos, por el contrario, aumenta de magnesio a bario, ya que los radios de los cationes de magnesio y los aniones de hidróxido son casi los mismos, y los cationes de Bary son muy diferentes de pequeños aniones hidroxílicos.

Sin embargo, hay excepciones, por ejemplo, para oxalatos y carbonatos de calcio, estroncio, bario, etc.

1) Usando el cambio de temperatura durante la disolución.

La cantidad de energía liberada durante el calentamiento o enfriamiento del cuerpo se calcula mediante la ecuación (1.2):

, (1.2)

donde Δn es adecuado. - disolución energética de la sustancia, kj / mol;

c A es la capacidad de calor específica de la sustancia A, J / (G K);

m 1 - masa de sustancia a, r;

Δт - Cambio de temperatura, granizo.

Ejemplo 1.1. Cuando se disuelve el cloruro de amonio, la temperatura cayó a 2 0 por 2 0. Calcule la disolución de calor de NH 4 C1 en agua, tomando la capacidad de calor específica de la solución resultante de la capacidad de calor del agua de 4,1870 J / (G * K).

Decisión:

Usando la ecuación (1.2), calculamos la energía absorbida por 291 g de agua cuando se disuelve 8G NH 4 C1, porque Al mismo tiempo, la temperatura disminuye en 2 0 s, entonces: ΔH está satisfecho. \u003d - (4,187 ∙ 291 ∙ (-2)) \u003d 2436.8 J.

Para determinar la entalpía de la disolución NH 4 C1 compilamos proporción, M (NH4 C1) \u003d 53.49 g / mol:

8G NH 4 CL - 2436.8 J

53,49G NH 4 C1 - X J

x \u003d 1629,3j \u003d 16,3kj. En consecuencia, la disolución de NH 4 C1 está acompañada de absorción de calor.

2) utilizando la consecuencia del Gessa; el efecto térmico de la reacción química (ΔH 0 HR) es igual a la suma de calor (entalpía) de la formación de productos de reacción (ΔH 0 O 6p. NPO d.) Menos la cantidad de calor (entalpía) de la formación de Materiales de partida (ΔH 0 Arr. Ex.) C contabilidad de los coeficientes antes de las fórmulas de estas sustancias en la ecuación de reacción.

Δh 0 x.r.= ΣΔH 0 OBR.PROD - Σ ΔH 0 OBR.ISH, (1.3)

Ejemplo 1.2. Calcule el efecto térmico de la disolución del aluminio en ácido clorhídrico diluido, si el calor estándar de la formación de reactivos es igual a (kj / mol): ΔH 0 (NS1) (AQ) \u003d - 167.5; ΔH 0 A1C1 3 (A Q) \u003d -672.3.

Decisión: La respuesta de disolución A1 en ácido clorhídrico fluye a través de la ecuación 2A1 + 6NS1 (AQ) \u003d 2Alcl 3 (AQ) + 3H 2. Dado que el aluminio y el hidrógeno son sustancias simples, para ellos ΔH 0 \u003d 0 kJ / mol, entonces el efecto térmico de la reacción de disolución es:

ΔH 0 298 \u003d 2 ∙ ΔH 0 A1C1 3 (A Q) -6 ∙ ΔH 0 NS1 (AQ)

ΔН 0 298 \u003d 2 ∙ (-672.3) -6 ∙ (-167,56) \u003d - 339,2KJ.

Usando la consecuencia de la ley GESS, es posible determinar la posibilidad de una reacción de disolución. En este caso, es necesario calcular la energía de Gibbs.

Ejemplo 1.3. ¿Se disolverá el sulfuro de cobre en el ácido sulfúrico diluido si la energía GIBBS de las sustancias reactivos es igual a (kj / mol): ΔG 0 (CUS (K)) \u003d -48.95; Δg 0 (H 2 SO 4 (AQ)) \u003d - 742.5; ΔG 0 (CUSO 4 (AQ)) \u003d -677,5, ΔG 0 (H 2 S (G)) \u003d -33.02.

Decisión. Para responder, es necesario calcular ΔG 0 298 de la reacción de disolución. La posible respuesta de la disolución de CU en el H2 Diluido SO 4 fluye a través de la ecuación:

CUS (K) + H 2 SO 4 (AQ) \u003d CUSO 4 (AQ) + H 2 S (G)

ΔG 0 298 \u003d ΔG 0 (CUSO 4 (AQ)) + ΔG 0 (H 2 S (g)) -ΔG 0 (CUS (K)) -ΔG 0 (H 2 SO 4 (AQ))

ΔG 0 298 \u003d -677,5-33.02 + 742.5 + 48.95 \u003d 80.93 KJ / mol.

Dado que ΔG\u003e 0, la reacción no es posible, es decir, CU no se disolverá en Dilute H 2 SO 4.

Hidratación de calor ΔH 0 hidrato. - Calor, aislado por la interacción de 1 sustancia soluble en moles con un solvente - agua.

Ejemplo 1.4. Cuando se disuelve 52.06g You1 2 en 400 mol H2O 2,16 KJ de calor, y cuando se disuelve 1 mol de UDE1 2 ∙ 2n 2 O 400 mol H 2 OH, se absorbe el calor de 18.49 kJ. Calcula el calor de la hidratación de ANHYDROUSO UTE1 2,

Decisión. El proceso de disolución ANHYDROUS OUS1 2 puede representarse de la siguiente manera:

a) hidratación de sal anhidra de ti1 2

You1 2 + 2n 2 O \u003d you1 2 ∙ 2n 2 O; ΔH Hydra.<0

b) disolución del hidrato resultante.

Bacl 2 ∙ 2h 2 O + AQ * → YoU1 2 \u200b\u200b∙ 2n 2 O (AQ); ΔH RAST. \u003e 0.

La cantidad de calor ΔH 0, liberado cuando se disuelve anhidro, usted1 2, es igual a la suma algebraica de los efectos térmicos de estos dos procesos:

ΔH 0 \u003d\u003d ΔH 0 HIP + ΔH 0 se elimina; ΔH 0 HIG \u003d ΔH 0 - ΔH 0

Para calcular el calor de la hidratación de cloruro de barary anhidro, es necesario determinar la disolución de calor de usted1 2 para las mismas condiciones que para usted1 2 ∙ 2n 2 O, es decir, para 1 mol de usted1 2 (la solución en ambos casos debe tener la misma concentración); M (bacl 2) \u003d 208.25 g / mol

52.06g you1 2 - 2,16kj

208.25 g yo1 2 - x kj

x \u003d 8.64 kj / mol. En consecuencia, se cumple ΔN \u003d -8.64 kj / mol.

Luego ΔH HIB \u003d 18.49 + 8.64 \u003d 27.13 KJ / mol.

La solución se llama un sistema homogéneo que consiste en dos o más componentes. En la transición de una sustancia en solución, se produce los enlaces intemoleculares e iónicos de la cuadrícula sólida cristalina y la transición a la solución en forma de moléculas o iones individuales, que se distribuyen uniformemente entre las moléculas de disolventes.

Para destruir la celosía de cristal de la sustancia, es necesario gastar más energía. Esta energía está exenta como resultado de la hidratación (solvación) de iones y moléculas, es decir, la interacción química de la sustancia soluble con agua (o en general con el disolvente).

Significa que la solubilidad de la sustancia depende de la diferencia en la cantidad de energía de la hidratación (solvación) y la energía de la red cristalina de la sustancia.

Disolución energética ΔH RAST: energía absorbida (o liberada) cuando se disuelve 1 mol de sustancia en tal volumen de disolvente, la adición adicional de la cual no causa cambios en el efecto térmico.

El efecto térmico total de la disolución depende de los efectos térmicos:

· A) la destrucción de la red cristalina (el proceso siempre viene con el costo de Δn 1\u003e 0);

· B) Difusión de la sustancia disuelta en el disolvente (costo de energía ΔH 2\u003e 0);

· C) solvación (hidratación) (liberación de calor, ΔH3<0, так как между растворителем и растворенным веществом образуются непрочные химические связи, что всегда сопровождается выделением энергии).

El efecto térmico total de la disolución ΔH P será igual a la suma de los efectos térmicos denominados.

La energía de disolución está determinada por la fórmula 1.1:

Δh pac t \u003d Δh a p. R. + Δh c, (1.1)

donde Δh ras - la energía de disolución de la sustancia, kj / mol;

ΔН C - Energía de interacción en solvente con solvente

sustancia (energía de solvación), kj / mol;

Δн a p. - la energía de la destrucción de la celosía de cristal,

kj / mol.

Si la energía de la destrucción de la red cristalina es mayor que la energía de la solvación, entonces el proceso de disolución será un proceso endotérmico, ya que la energía gastada en la destrucción de la estructura de cristal no será compensada por la energía liberada durante la solvación. .

Si la energía de la destrucción de la red cristalina es menor que la energía de la solvación, el proceso de disolución será un proceso exotérmico, ya que la energía gastada en la destrucción de la estructura de cristal está completamente compensada por la energía liberada durante la solvación. En consecuencia, dependiendo de la relación entre la energía de la destrucción de la red cristalina de la sustancia disuelta y la energía de interacción de la sustancia disuelta con el disolvente (solvación), la energía de disolución puede ser positiva y negativa.

Por lo tanto, cuando se disuelve en el cloruro de sodio en agua, la temperatura prácticamente no cambia, al disolver el nitrato de potasio o el amonio, la temperatura se reduce bruscamente, y cuando el hidróxido de potasio se disuelve o el ácido sulfúrico, la temperatura de la solución aumenta bruscamente.

Es más probable que la disolución de los sólidos en el agua es más probable que el proceso endotérmico, ya que en muchos casos el calor se libera en la hidratación menor de lo que se gasta en la destrucción de la red cristalina.

La energía de la celosía de cristal se puede calcular teóricamente. Sin embargo, todavía no hay métodos confiables para el cálculo teórico de la energía de la solvación.

Hay algunos patrones que unen la solubilidad de las sustancias con su composición.

Para sales del mismo anión con diferentes cationes (o viceversa), la solubilidad será la más pequeña en el caso de que la sal esté formada por iones de la misma carga y aproximadamente el mismo tamaño, porque En este caso, la energía de la celosía de cristal de iones es máximo.

Por ejemplo, la solubilidad de los sulfatos de elementos del segundo grupo del sistema periódico se reduce mediante un subgrupo de arriba a abajo (desde el magnesio hasta el bario). Esto se explica por el hecho de que los iones de bario y sulfato son los más adecuados para el otro. Mientras que los cationes de calcio y magnesio son mucho menos que los aniones así 4 2-.

La solubilidad de los hidróxidos de estos elementos, por el contrario, aumenta de magnesio a bario, ya que los radios de los cationes de magnesio y los aniones de hidróxido son casi los mismos, y los cationes de Bary son muy diferentes de pequeños aniones hidroxílicos.

Sin embargo, hay excepciones, por ejemplo, para oxalatos y carbonatos de calcio, estroncio, bario, etc.

1) Usando el cambio de temperatura durante la disolución.

La cantidad de energía liberada durante el calentamiento o enfriamiento del cuerpo se calcula mediante la ecuación (1.2):

, (1.2)

donde Δn es adecuado. - disolución energética de la sustancia, kj / mol;

c A es la capacidad de calor específica de la sustancia A, J / (G K);

m 1 - masa de sustancia a, r;

Δт - Cambio de temperatura, granizo.

Ejemplo 1.1. Cuando se disuelve el cloruro de amonio, la temperatura cayó a 2 0 por 2 0. Calcule la disolución de calor de NH 4 C1 en agua, tomando la capacidad de calor específica de la solución resultante de la capacidad de calor del agua de 4,1870 J / (G * K).

Decisión:

Usando la ecuación (1.2), calculamos la energía absorbida por 291 g de agua cuando se disuelve 8G NH 4 C1, porque Al mismo tiempo, la temperatura disminuye en 2 0 s, entonces: ΔH está satisfecho. \u003d - (4,187 ∙ 291 ∙ (-2)) \u003d 2436.8 J.

Para determinar la entalpía de la disolución NH 4 C1 compilamos proporción, M (NH4 C1) \u003d 53.49 g / mol:

8G NH 4 CL - 2436.8 J

53,49G NH 4 C1 - X J

x \u003d 1629,3j \u003d 16,3kj. En consecuencia, la disolución de NH 4 C1 está acompañada de absorción de calor.

2) utilizando la consecuencia del Gessa; el efecto térmico de la reacción química (ΔH 0 HR) es igual a la suma de calor (entalpía) de la formación de productos de reacción (ΔH 0 O 6p. NPO d.) Menos la cantidad de calor (entalpía) de la formación de Materiales de partida (ΔH 0 Arr. Ex.) C contabilidad de los coeficientes antes de las fórmulas de estas sustancias en la ecuación de reacción.

Δh 0 x.r.= ΣΔH 0 OBR.PROD - Σ ΔH 0 OBR.ISH, (1.3)

Ejemplo 1.2. Calcule el efecto térmico de la disolución del aluminio en ácido clorhídrico diluido, si el calor estándar de la formación de reactivos es igual a (kj / mol): ΔH 0 (NS1) (AQ) \u003d - 167.5; ΔH 0 A1C1 3 (A Q) \u003d -672.3.

Decisión: La respuesta de disolución A1 en ácido clorhídrico fluye a través de la ecuación 2A1 + 6NS1 (AQ) \u003d 2Alcl 3 (AQ) + 3H 2. Dado que el aluminio y el hidrógeno son sustancias simples, para ellos ΔH 0 \u003d 0 kJ / mol, entonces el efecto térmico de la reacción de disolución es:

ΔH 0 298 \u003d 2 ∙ ΔH 0 A1C1 3 (A Q) -6 ∙ ΔH 0 NS1 (AQ)

ΔН 0 298 \u003d 2 ∙ (-672.3) -6 ∙ (-167,56) \u003d - 339,2KJ.

Usando la consecuencia de la ley GESS, es posible determinar la posibilidad de una reacción de disolución. En este caso, es necesario calcular la energía de Gibbs.

Ejemplo 1.3. ¿Se disolverá el sulfuro de cobre en el ácido sulfúrico diluido si la energía GIBBS de las sustancias reactivos es igual a (kj / mol): ΔG 0 (CUS (K)) \u003d -48.95; Δg 0 (H 2 SO 4 (AQ)) \u003d - 742.5; ΔG 0 (CUSO 4 (AQ)) \u003d -677,5, ΔG 0 (H 2 S (G)) \u003d -33.02.

Decisión. Para responder, es necesario calcular ΔG 0 298 de la reacción de disolución. La posible respuesta de la disolución de CU en el H2 Diluido SO 4 fluye a través de la ecuación:

CUS (K) + H 2 SO 4 (AQ) \u003d CUSO 4 (AQ) + H 2 S (G)

ΔG 0 298 \u003d ΔG 0 (CUSO 4 (AQ)) + ΔG 0 (H 2 S (g)) -ΔG 0 (CUS (K)) -ΔG 0 (H 2 SO 4 (AQ))

ΔG 0 298 \u003d -677,5-33.02 + 742.5 + 48.95 \u003d 80.93 KJ / mol.

Dado que ΔG\u003e 0, la reacción no es posible, es decir, CU no se disolverá en Dilute H 2 SO 4.

Hidratación de calor ΔH 0 hidrato. - Calor, aislado por la interacción de 1 sustancia soluble en moles con un solvente - agua.

Ejemplo 1.4. Cuando se disuelve 52.06g You1 2 en 400 mol H2O 2,16 KJ de calor, y cuando se disuelve 1 mol de UDE1 2 ∙ 2n 2 O 400 mol H 2 OH, se absorbe el calor de 18.49 kJ. Calcula el calor de la hidratación de ANHYDROUSO UTE1 2,

Decisión. El proceso de disolución ANHYDROUS OUS1 2 puede representarse de la siguiente manera:

a) hidratación de sal anhidra de ti1 2

You1 2 + 2n 2 O \u003d you1 2 ∙ 2n 2 O; ΔH Hydra.<0

b) disolución del hidrato resultante.

Bacl 2 ∙ 2h 2 O + AQ * → YoU1 2 \u200b\u200b∙ 2n 2 O (AQ); ΔH RAST. \u003e 0.

La cantidad de calor ΔH 0, liberado cuando se disuelve anhidro, usted1 2, es igual a la suma algebraica de los efectos térmicos de estos dos procesos:

ΔH 0 \u003d\u003d ΔH 0 HIP + ΔH 0 se elimina; ΔH 0 HIG \u003d ΔH 0 - ΔH 0

Para calcular el calor de la hidratación de cloruro de barary anhidro, es necesario determinar la disolución de calor de usted1 2 para las mismas condiciones que para usted1 2 ∙ 2n 2 O, es decir, para 1 mol de usted1 2 (la solución en ambos casos debe tener la misma concentración); M (bacl 2) \u003d 208.25 g / mol

52.06g you1 2 - 2,16kj

208.25 g yo1 2 - x kj

x \u003d 8.64 kj / mol. En consecuencia, se cumple ΔN \u003d -8.64 kj / mol.

Luego ΔH HIB \u003d 18.49 + 8.64 \u003d 27.13 KJ / mol.

SOLUBILIDAD

El disolvente líquido más común es el agua. Tiene la capacidad más disolvida y disociadora. Para el agua, la temperatura de disolución se limita al intervalo de 0-100 0 C.

La mayoría de las sustancias que se disuelven en el agua son sólidas.

El proceso de disolver la sustancia está acompañado por la difusión, es decir,. El movimiento de moléculas de las regiones de una solución concentrada en la región con una concentración más pequeña. En otras palabras, la sustancia en la disolución se distribuye uniformemente sobre toda la masa del solvente.

El proceso de disolución se produce hasta que la concentración de esta sustancia en la solución no alcanza un cierto valor en el que se produce el estado de equilibrio:

solución de fase sólida

La capacidad del sólido para traducir en la solución no es insustituible. Cuando se introduce en un vaso con agua (t \u003d const), las primeras partes de la sustancia se disuelven completamente y se forman solución insaturada. En esta solución, la disolución de las siguientes partes es posible hasta que la sustancia deja de moverse a la solución y la parte de ella se mantendrá como un sedimento en la parte inferior del vidrio.

La disolución es un proceso bidireccional: el sólido se transfiere a la solución, y la sustancia disuelta a su vez entra en una fase sólida. Si la cantidad de sustancia que transmite a la solución por unidad de tiempo es igual a la cantidad de sustancia que se libera durante el mismo tiempo en una fase sólida, esto significa que esta solución está saturada. La solución formada en este caso se llama. solución saturada . Un aumento en la concentración de la solución disminuye el establecimiento del equilibrio.

Se establece una condición de equilibrio heterogéneo entre la sustancia en una solución saturada y sustancia en el sedimento. Las partículas de la sustancia disuelta se están moviendo a través de la superficie de la separación de su fase líquida (solución) en la fase sólida (precipitado) y hacia atrás, por lo tanto, la composición de la solución saturada permanece constante a una cierta temperatura fija. Las soluciones saturadas son sistemas estables, es decir, pueden existir a esta temperatura sin cambiar la concentración arbitrariamente durante mucho tiempo.

La concentración de una solución saturada cambia con un cambio de temperatura. Cuando la temperatura disminuye, la solución puede bajo ciertas condiciones durante algún tiempo para mantener esta concentración de la sustancia, es decir, la concentración de la solución puede ser mayor que en una solución saturada a una temperatura determinada. Tales soluciones se llaman mejorado . Las soluciones explosivas son sistemas inestables. Es suficiente para mezclar tal solución o lanzar el cristalino más pequeño de la sustancia disuelta (semilla) para iniciar la fase sólida. Este proceso continúa hasta que la concentración de la sustancia alcanza la concentración de una solución saturada a una temperatura determinada. La posibilidad de existencia de una solución de intensión se debe a la dificultad de los centros de cristalización.

En soluciones de electrolitos, los procesos de ionización y asociación ocurren continuamente. En este caso, se mantiene el equilibrio, la composición de la solución se mantiene constante, pero el proceso de disociación electrolítica no se detiene. Si ingresa alguna otra sustancia en la solución, entonces sus iones pueden reaccionar con la primera sustancia y formar una sustancia nueva que no se ha introducido en la solución. Por ejemplo, en soluciones separadas de cloruro de bario y sulfato de sodio, se establece un equilibrio:

en la primera solución: You1 2 ↔ VA 2+ + 2C1 -,

en la segunda solución: NA 2 SO 4 ↔ 2NA + + SO 4 2-.

Ambos de estos compuestos son sales y se relacionan con electrolitos fuertes, es decir, en soluciones diluidas, estas sustancias son principalmente en forma de iones. Si estas dos soluciones se fusionan, entonces, así 4 iones se reunirán no solo con los iones de sodio, sino también con los iones de bario y vienen a la reacción:

Así 4 2- + + BA 2+ ↔ BASO 4.

Ocurre esta reacción, ya que el sulfato de bario es un compuesto soluble bajo y cae en un precipitado. En la solución, los cationes de sodio y los aniones de cloro permanecerán en la solución, pero el sedimento no está formado, ya que el cloruro de sodio es bien soluble en agua.

El proceso de precipitación ocurre gradualmente. Primero, se forman cristales muy pequeños: embriones, que se convierten gradualmente en grandes cristales o grupo de cristales. Tiempo desde el momento de mezclar las soluciones antes de la formación de embriones: llame a los cristales pequeños periodo de inducción . La duración de este período depende de las propiedades individuales del sedimento. Entonces, en el caso de la formación de cloruro de plata, esta vez es muy pequeña, en el caso de la formación de sulfato de bario, este período es significativamente mayor.

Se debe realizar un análisis químico para que se formen un número menor de pequeños cristales (embriones) si es posible, luego con la adicción gradual, los centros de cristalización existentes aumentarán, es decir, los cristales grandes crecerán.

Solubilidad de la materia - capacidad de alta calidad y cuantitativa de una sustancia para formar una solución cuando se mezcla con otra sustancia (solvente).

La solubilidad de las sustancias se determina mediante la concentración de una solución saturada a esta temperatura.

La composición de la solución saturada se puede expresar mediante cualquier método conocido (fracción de masa, concentración molar, etc.). Más a menudo que otros valores s solubilidad coeficiente k s - la proporción de la masa de sustancia soluta anhidra a la masa del disolventePor ejemplo, a 20 0 s, el coeficiente de solubilidad es 0.316 para KNO 3, que corresponde a una solución de 24,012% o 2.759 M.

La solubilidad a menudo se expresa por la cantidad de gramos de sustancia soluble en un solvente de 100 g.

Ejemplo 2.1 Calcule el coeficiente de solubilidad de usted1 2 en agua a 0 ° C, si a esta temperatura de 13.1g, la solución contiene 3.1g yoU1 2.

Decisión. El coeficiente de solubilidad se expresa mediante una masa de sustancia (G), que se puede disolver en un disolvente de 100 g a una temperatura dada. Solución masiva de usted1 2 13.1g. Por lo tanto, en un disolvente 10G a 0 ° C contiene 3.1g yoU1 2. El coeficiente de solubilidad de usted1 2 a 0 0 s es:

En el caso de disolver sustancias sólidas o líquidas en líquidos, la solubilidad aumenta con un aumento de la temperatura, y para los gases, disminuciones. La presión tiene una gran influencia en la solubilidad de los gases.

Por solubilidad en t \u003d const distingue:

1) Sustancias bien solubles (Forma\u003e Soluciones saturadas de 0,1 M),

2) Sustancias solubles bajas (Formulario 0.1 - Soluciones saturadas de 0.001m),

3) sustancias prácticamente insolubles (formulario<0,001М насыщенные растворы).

Por ejemplo, MGCl 2 es una sustancia bien soluble (a 20 0 s forma una solución saturada), MGCO 3 es una sustancia soluble en baja (forma de 0.02 m) y MG (OH) 2, una sustancia casi insoluble (Formas 1.2 ∙ Solución de 10 -4 m).

La solubilidad de la sustancia depende de su naturaleza y del estado agregado a la disolución, así como sobre la naturaleza del disolvente y la temperatura de la preparación de la solución, y para los gases también en la presión.

La cantidad de calor que se libera o se absorbe disolviendo 1 sustancia de oración en tal cantidad de disolvente, la adición adicional de la cual ya no causa cambios en el efecto térmico se llama el calor de la disolución.

Al disolver sales en agua, el letrero y la magnitud del efecto térmico de la disolución. NORTE. Determinado por dos valores: la energía gastada en la destrucción de la red cristalina de la sustancia (Δ H. 1) - Proceso endotérmico, y energía asignada en la interacción físicoquímica de las partículas de la sustancia soluble con moléculas de agua (proceso de hidratación) (δ NORTE. 2) - Proceso exotérmico. El efecto térmico del proceso de disolución está determinado por la suma algebraica de los efectos térmicos de estos dos procesos:

∆NORTE. = ∆H. 1 + ∆H. 2 .

El efecto térmico del proceso de disolución puede ser tanto positivo como negativo.

Para determinar prácticamente el calor de la disolución, se determina la cantidad de calor absorbida o asignada durante la disolución de una cantidad arbitraria de sal. Luego, esta magnitud se recalcula por 1 mol, ya que la cantidad de calor es directamente proporcional a la cantidad de sustancia soluta.

Para mediciones termochémicas, se usa un dispositivo llamado calorímetro.

La determinación de la disolución de calor conduce a un cambio en la temperatura de la solución, por lo que la precisión de la definición depende del precio de la división (precisión) del termómetro utilizado. Típicamente, el rango de temperaturas medidas se encuentra en el rango de 2-3 ° C, y el precio de dividir el termómetro no es más de 0.05 ° C.

PROGRESO

Para realizar el trabajo, use un calorímetro que consiste en un cuerpo de aislamiento térmico, cubre con un agitador eléctrico incorporado y un termómetro, así como un orificio con un tapón.

Obtenga una tarea del maestro: el tipo de sustancia soluble.

Abra el corcho en la tapa del calorímetro y llénelo en él 200 ml de agua, cierre el corcho y sostenga 10-15 minutos para establecer una temperatura constante ( t. NACH. ). Durante este tiempo, en escalas con un vidrio de tracción o hora, obtenga una muestra de su sustancia (1.5 a 2.0 g) pre-agarrada en un mortero. El enganche resultante, si es posible, rápidamente, pásalo a través del orificio en la tapa del calorímetro cuando se enciende el agitador. Siga el cambio de temperatura. Después de establecer el equilibrio térmico (la temperatura se estabiliza), anote la temperatura máxima de la solución ( t. Mah) y calcular δ t. = t. Max - t. nach De acuerdo con los datos obtenidos, calcule la disolución de calor de la sal utilizando la ecuación:

∆NORTE. Sol \u003d p.M / mETRO., J / mol, (1)

dónde p. - Liberado por calor (o absorbido) en calorímetro (CJ); mETRO. - lado de la sal (D); M es la masa molar de la sustancia soluble (g / mol);

Calor p. Determinado sobre la base de datos experimentales de la proporción:

P. = (mETRO. Arte C. st + mETRO. R-r. C. p-ra) δ t.,(2)

dónde mETRO. ST - Peso del vidrio (G); mETRO. p-ra - masa de solución, igual a la suma de masa de agua y sal en un vaso (G); DE Capacidad de calor de vidrio específica 0,753 j / g ∙ k;

DE Р-Р - Capacidad de calor específica de la solución (agua) 4,184 J / G ∙ a.

Al comparar el resultado obtenido con la tabla de datos 2, calcule el error de experiencia relativa (en%).

Sales de hidratación de calor y su definición.

El proceso fisicoquímico de la interacción de partículas de la sustancia disuelta con moléculas de agua (solvente) se llama hidratación. En el proceso de hidratación, se forman estructuras espaciales complejas, llamadas hidratos y, al mismo tiempo, la energía en forma de calor se distingue en el medio ambiente.

El efecto térmico de la reacción de formación 1 mol de la sal hidratada de la sal anhidra se llama calor de hidratación.

Cuando la sal anhidra se disuelve en el agua capaz de formar hidratos, dos procesos se realizan constantemente: la hidratación y la disolución del cristalolhidrato formal. Por ejemplo:

CUSO 4 (TV) + 5N2 O (G) \u003d Cuso 4 × 5h 2 O (TV),

Cuso 4 × 5h 2 O (TV) + nORTE.H2O (G) \u003d CUSO 4 (P),

CUSO 4 (P) + nORTE.H2O (G) \u003d Cu 2+ (P) + SO 4 2- (P)

La disolución de los electrolitos está acompañada por el proceso de disociación electrolítica. El calor de la hidratación de la molécula es igual a la suma del calor de la hidratación formada al mismo tiempo, teniendo en cuenta el calor de la disociación. El proceso de hidratación-exotérmico.

Aproximadamente el calor de la hidratación de la sustancia se puede determinar como una diferencia entre el calor que disuelve la sal anhidra y su cristalollohidrato:

∆H. Hidra \u003d δ. H. VERSIONES - Δ. H. Crist, (3)

donde Δ. H. Hidra - hidratación de calor de moléculas;

∆H. Versiones: calor disolviendo la sal anhidra;

∆H. El cristal es el calor de la disolución del cristalolhidrato.

Por lo tanto, para determinar el calor de la hidratación de las moléculas, es necesario pre-determinar la disolución de calor de la sal anhidra y el calor de la disolución del cristalolhidrato de esta sal.

PROGRESO

Se necesita el calor de la disolución de la disolución del sulfato de cobre custodio anhidro de 4 y CUS0 4 × 5H2 0 cristalino utilizando un calorímetro de laboratorio y un método de trabajo 1.

Para determinar con mayor precisión el calor de la hidratación, es necesario obtener muestras de 10-15 g de cristalolhidrato y sal anhidra del sulfato de cobre. Es necesario saber que la sal de cobre anhidra absorbe fácilmente el agua del aire y entra en un estado hidratado, por lo que la sal anhidra debe pesarse inmediatamente antes de la experiencia. De acuerdo con los datos obtenidos, es necesario calcular la disolución de calor de la sal anhidra y el cristalollohidrato, y luego determinar el calor de la hidratación de la relación (3). Calcule el error relativo de la experiencia como un porcentaje utilizando los datos y la tabla de datos 2.