Γιατί η θερμοκρασία αλλάζει όταν οι ιοντικές ενώσεις διαλύονται σε νερό;

Η μεταβολή της θερμοκρασίας όταν οι ιοντικές ενώσεις διαλύονται στο νερό οφείλεται στην ενθαλπία του διαλύματος , η οποία αντιπροσωπεύει τη συνολική αλλαγή ενέργειας που σχετίζεται με τη διαδικασία διάλυσης. Αυτή η αλλαγή ενθαλπίας μπορεί να είναι είτε θετική (ενδοθερμική, απορροφημένη θερμότητα) είτε αρνητική (εξώθερμη, απελευθερωμένη θερμότητα). Εδώ είναι μια κατανομή:

Παράγοντες που επηρεάζουν την ενθαλπία της λύσης:

1. Πλέγμα ενέργειας: Αυτή είναι η ενέργεια που απαιτείται για να διασπάσει τους ιοντικούς δεσμούς στο πλέγμα στερεών κρυστάλλων. Είναι πάντα μια θετική τιμή, καθώς απαιτείται ενέργεια για να ξεπεραστεί η ηλεκτροστατική έλξη μεταξύ των ιόντων.

2. Ενυδάτωση ενυδάτω Αυτή είναι η ενέργεια που απελευθερώνεται όταν τα ιόντα περιβάλλονται από μόρια νερού, σχηματίζοντας ένα κέλυφος ενυδάτωσης. Είναι συνήθως μια αρνητική τιμή, καθώς η ενέργεια απελευθερώνεται όταν σχηματίζονται νέα ομόλογα μεταξύ ιόντων και μορίων νερού.

Αλλαγή θερμοκρασίας:

* ενδοθερμική διάλυση: Όταν η ενέργεια του πλέγματος είναι μεγαλύτερη από την ενθαλπία ενυδάτωσης (θετική συνολική αλλαγή ενθαλπίας), το διάλυμα απορροφά τη θερμότητα από το περιβάλλον, προκαλώντας μείωση της θερμοκρασίας.

* Εξαθερμική διάλυση: Όταν η ενθαλπία ενυδάτωσης είναι μεγαλύτερη από την ενέργεια του πλέγματος (αρνητική συνολική αλλαγή ενθαλπίας), το διάλυμα απελευθερώνει θερμότητα στο περιβάλλον, προκαλώντας αύξηση της θερμοκρασίας.

Παραδείγματα:

* endothermic: Η διάλυση του νιτρικού αμμωνίου (NH₄NO₃) σε νερό απορροφά τη θερμότητα, οδηγώντας σε ένα αποτέλεσμα ψύξης.

* Exothermic: Η διάλυση του υδροξειδίου του νατρίου (ΝΑΟΗ) σε νερό απελευθερώνει θερμότητα, οδηγώντας σε ένα αποτέλεσμα θέρμανσης.

Άλλοι παράγοντες:

* Ιονική δύναμη: Η υψηλότερη ιοντική αντοχή (περισσότερα ιόντα σε διάλυμα) μπορεί να επηρεάσει την ενθαλπία ενυδάτωσης και έτσι τη συνολική ενθαλπία του διαλύματος.

* Λύση: Άλλοι διαλύτες εκτός από το νερό μπορούν επίσης να διαλύουν ιοντικές ενώσεις, με διαφορετικές αλλαγές ενθαλπίας.

Συνοπτικά: Η μεταβολή της θερμοκρασίας κατά τη διάλυση των ιοντικών ενώσεων εξαρτάται από τα σχετικά μεγέθη της ενέργειας του πλέγματος και της ενυδάτωσης ενυδάτωσης. Εάν το σπάσιμο των ιοντικών δεσμών απαιτεί περισσότερη ενέργεια από το σχηματισμό νέων δεσμών με μόρια νερού, η διαδικασία είναι ενδοθερμική. Εάν η διαμόρφωση νέων δεσμών με μόρια νερού απελευθερώνει περισσότερη ενέργεια από το σπάσιμο των ιοντικών δεσμών, η διαδικασία είναι εξωθερμική.