ТЕРМОДИНАМИКА ПРОЦЕССА РАСТВОРЕНИЯ
С позиции термодинамики вещество может растворяться в жидкости самопроизвольно при р, Т — const, если в результате этого процесса энергия Гиббса системы уменьшается, то есть DGpaств < 0.
Изменение энергии Гиббса в процессе растворения вещества равно:
DGраств = DНраств – ТDSраств
Проанализируем влияние энтальпийного (DНраств) и энтропийного (ТDSраств) факторов на процесс растворения веществ.
В процессе растворения вещества в воде энтальпия системы может, как увеличиваться (DНраств > 0), например, при растворении соли NH4N03 (эндотермический процесс), так и уменьшаться (DНраств < 0), например, при растворении H2SO4 (экзотермический процесс).
Изменение энтальпии системы при растворении вещества слагается из её изменения в результате разрушения структуры вещества (DНструкт) и за счёт сольватации его частиц растворителем (DНсольв):
DНраств = DНструкт + Dнсольв
Процесс сольватации молекул или ионов всегда экзотермический (DНсольв < 0), так как сопровождается образованием связей. Процесс разрушения структуры вещества - эндотермический (DНструкт > 0).
При растворении твердых веществ с молекулярной кристаллической решеткой или жидкостей, где межмолекулярные связи не очень прочные, обычно ½DНструкт½ < | DНсольв |. Поэтому растворение таких веществ, как сахар, спирт, глицерин и серная кислота, является экзотермическим процессом (DНраств < 0).
Растворение твердых веществ с ионной кристаллической решеткой может быть:
– экзотермическим процессом, когда½DНструкт½ < | DНсольв | (например, для соли СаС12);
– эндотермическим процессом, когда½DНструкт½ > | DНсольв | (например, для соли H4NO3).
При растворении газов DНструкт » 0, поэтому процесс растворения почти всегда экзотермический. (DНраств < 0)
Теперь рассмотрим влияние энтропийного фактора на процесс растворения. При растворении жидких и твёрдых веществ обычно происходит их переход из более упорядоченного в менее упорядоченное состояние, т.е. энтропия системы возрастает (DSpacтв > 0), Следовательно, энтропийный фактор, особенно при повышенных температурах, будет способствовать растворению. Поэтому растворимость твердых и жидких веществ при нагревании, как правило, увеличивается.
При растворении газов в жидкости происходит переход в более упорядоченное состояние, то есть энтропия системы уменьшается (DSpacтв < 0). Поэтому понижение температуры благоприятствует растворению газов, так как произведение TDS уменьшается, а кроме того этот процесс обычно экзотермический (DНраств < 0).
Дата добавления: 2016-12-26; просмотров: 1304;