Термодинамика процессов растворения

Движущими силами образования растворов являются энтропийный и энтальпийный факторы. При растворении газов в жидкости энтропия всегда уменьшается (ΔS<0), а при растворении кристаллов возрастает (ΔS>0). Чем сильнее взаимодействие растворённого вещества и растворителя, тем больше роль энтальпийного фактора в образовании растворов. Знак изменения энтальпии растворения определяется знаком суммы всех тепловых эффектов процессов, сопровождающих растворение, из которых основной вклад вносят разрушение кристаллической решётки на свободные ионы (ΔН > 0) и взаимодействие образовавшихся ионов с молекулами растворителя (сольтивация, ΔН < 0). При этом независимо от знака энтальпии при растворении (абсолютно нерастворимых веществ нет) всегда ΔG = ΔH – T^.ΔS < 0, т. к. переход вещества в раствор сопровождается значительным возрастанием энтропии вследствие стремления системы к разупорядочиванию. Для жидких растворов (расплавов) процесс растворения идёт самопроизвольно (ΔG < 0) до установления динамического равновесия между раствором и твердой фазой.

При растворении выделяют три основных процесса (с точки зрения термодинамики):

а) разрушение химических и межмолекулярных связей, требующее затраты энергии ΔH₁>0;

б) химическое взаимодействие растворителя и растворённого вещества с образованием сольватов – выделение энергии ΔH₂<0;

в) самопроизвольное равномерное распределение сольватов в растворителе: ΔH₃>0.

Суммарный тепловой эффект ΔH= ΔH₁+ ΔH₂+ ΔH_3.

ΔH<0 – экзотермическое растворение.

ΔH>0 – эндотермическое растворение.

Равновесие ΔG=0, ΔG= ΔH+TΔS – насыщенный раствор.