Определение интегральной теплоты растворения соли

Задачу калориметрии составляет измерение количества тепла, выделяющегося или поглощающегося при различных физико-химических процессах. Но теплота процесса не всегда является характеристикой для данного процесса, т.к., согласно первому закону термодинамики, она зависит не только от начального и конечного состояния системы, но и от пути перехода системы из одного состояния системы в другое.

Если ограничиться такими процессами, при которых единственным видом работы может быть работа против внешнего давления, то теплота процесса будет характерной величиной процесса при двух условиях: для изохорических процессов, где тепловой эффект равен изменению внутренней энергии:

Q_V = U₂ - U₁ = DU

Для изобарных процессов, где тепловой эффект равен убыли энтальпии системы:

Q_P = H₁ - H₂ = DH

При растворении в воде наблюдается либо поглощение, либо выделение тепла. Изучением тепловых процессов, сопровождающихся изменением состояния системы, занимается термохимия. По закону Гесса тепловой эффект реакции зависит только от начального и конечного состояния реагирующих веществ и не зависит от пути перехода от одного состояния к другому.

Пользуясь этим законом можно рассчитать тепловой эффект процесса там, где невозможно произвести точное прямое измерение.

При растворении вещества в воде протекают одновременно следующие процессы:

1. Разрушение кристаллической решетки вещества. При этом происходит поглощение тепла в количестве равном Q кристаллической решетки.

2. Гидратация ионов, сопровождаемая выделением опреде ленного количества тепла, равного Q гидратации. Теплота растворения соли равна алгебраической сумме тепловых эффектов этих процессов:

Q _раств = Q _{крист.реш.} + Q _гидр

Вещества, обладающие прочной кристаллической решеткой и слабо гидратирующиеся в растворе, будут растворяться с поглощением тепла. Вещества с непрочной кристаллической решеткой или образующие в растворе сильно гидратированные ионы, например ионы водорода или гидроксила, будут растворяться с выделением тепла.

Теплота растворения, помимо природы растворенного вещества и растворителя, зависит от температуры растворителя и концентрации полученного раствора.

Различают интегральную и дифференциальную теплоты растворения.

Интегральная теплота растворения – это тепловой эффект растворения одного грамма (удельная) и одного моля (мольная) вещества в определенном количестве растворителя, при данной температуре.

Дифференциальная или парциальная теплота растворения – это тепловой эффект, сопровождающий процесс растворения одного моля или одного грамма вещества в настолько большом количестве растворителя определенной концентрации, что изменение ее, вызванное растворением этого количества вещества, можно считать равным нулю.

Интегральные теплоты растворения находятся экспериментально, а дифференциальные – методом расчета.