Procesowi rozpuszczania w wodzie substancji zarówno nieorganicznych, jak i organicznych towarzyszy pewien efekt cieplny. Jest to ciepło rozpuszczania, które jest równoważne entalpii rozpuszczania, jeżeli proces prowadzony jest pod stałym ciśnieniem. W efekcie te dwa pojęcia traktujemy jako synonimy.

Proces rozpuszczania może zatem zachodzić:

• z efektem egzotermicznymefekt egzotermicznyz efektem egzotermicznym, kiedy układ oddaje energię do otoczenia ($\Delta {\mathrm{H}}_{\mathrm{r}}<0$), obserwuje się wówczas wzrost temperatury układu (rozgrzewanie się układu);

• z efektem endotermicznymefekt endotermicznyz efektem endotermicznym, kiedy układ przyjmuje energię z otoczenia ($\Delta {\mathrm{H}}_{\mathrm{r}}>0$), obserwuje się wówczas obniżenie temperatury układu (chłodzenie się układu).

Poniżej przedstawiono efekt energetyczny, który towarzyszy procesowi rozpuszczania różnych substancji nieorganicznych oraz organicznych w wodzie.

Ciepło rozpuszczania zależy od:

• natury chemicznej substancji rozpuszczanej;

• natury chemicznej rozpuszczalnika (w tym przypadku wody);

• od warunków prowadzenia procesu (na przykład ciśnienia);

• od stężenia substancji.

W przypadku rozpuszczania substancji krystalicznych, najpierw zniszczeniu ulega sieć krystaliczna – do czego potrzebne jest pobranie z otoczenia pewnej porcji energii. Energia ta nazywana jest energią sieciową i oznaczana jako $E_{\mathrm{S}}$. Następnie cząsteczki i jony ulegają solwatacji (hydratacji, gdy rozpuszczalnikiem jest woda), czyli procesowi otaczania cząstek rozpuszczanego związku chemicznego przez cząsteczki rozpuszczalnika. Temu z kolei towarzyszy wydzielanie się energii, która nazywana jest energią solwatacji, oznaczanej jako $\Delta {\mathrm{H}}_{\mathrm{solw}}$.

Ciepło rozpuszczania (entalpia rozpuszczania, $\Delta {\mathrm{H}}_{\mathrm{r}}$) to natomiast suma energii sieciowej i energii solwatacji.

Jeżeli:

• proces solwatacji powoduje wydzielenie większej porcji energii ($\Delta {\mathrm{H}}_{\mathrm{solw}}$), niż porcja energii pochłonięta do celu zniszczenia sieci krystalicznej ($E_{\mathrm{s}}$), proces rozpuszczania będzie sumarycznie egzotermiczny ($\Delta {\mathrm{H}}_{\mathrm{r}}<0$);

• proces solwatacji powoduje wydzielenie mniejszej porcji energii ($\Delta {\mathrm{H}}_{\mathrm{solw}}$), niż porcja energii pochłonięta do celu zniszczenia sieci krystalicznej ($E_{\mathrm{s}}$), proces rozpuszczania będzie sumarycznie endotermiczny ($\Delta {\mathrm{H}}_{\mathrm{r}}>0$).

Słownik

Bibliografia

Ciepło rozpuszczania Qr związków nieorganicznych w wodzie, online: https://romek.info/baza/04-27.html, dostęp: 19.05.2021.

Ciepło rozpuszczania Qr związków organicznych w wodzie, online: https://romek.info/baza/04-28.html, dostęp: 19.05.2021.

Solarski W., Entalpia rozpuszczania i neutralizacji. Ćwiczenie V, online: http://www.chemia.odlew.agh.edu.pl/dydaktyka/Dokumenty/ChF_WO/Niestacjonarne/cw5_cieplo_rozp.pdf, dostęp: 19.05.2021.