Mikä on liuoksen lämpö?

Liuoksen lämpö, ​​joka tunnetaan myös nimellä liuoksen entalpiamuutos, on entalpian muutos, joka tapahtuu, kun tietty liuotettu aine liuotetaan liuottimeen liuoksen muodostamiseksi. Entalpia on termodynamiikassa käytetty termi järjestelmän energian kuvaamiseen. Järjestelmän kokonaisentalpiaa ei voi suoraan mitata, joten entalpian muutosta käytetään mittauksiin, kuten liuoksen lämpö, ​​eikä järjestelmän kokonaisentalpiaa. On olemassa useita prosesseja, joita tapahtuu, kun liuennut aine liuotetaan liuokseen, ja jokainen kykenee muuttamaan liuoksen entalpiaa. Monissa tapauksissa erilaiset kemialliset sidokset katkeavat ja uusia sidoksia muodostuu, mikä kaikki johtaa entalpian muutokseen.

Liuotetun aineen liukenemiseen liuottimeen on kolme ensisijaista näkökohtaa, jotka edistävät liuoksen lämpöä. Ensinnäkin, kun liuennutta ainetta lisätään, liukenevan aineen molekyylit yhdistävät kemialliset vuorovaikutukset katkeavat, mikä vaatii jonkin verran energiaa. Seuraavaksi kemialliset vetovoimat, jotka yhdistävät liuotinmolekyylejä, myös rikkoutuvat, kun liuenneet aineet tulevat järjestelmään, mikä taas vaatii energiankulutusta. Lopuksi, kun nämä nähtävyydet ovat rikki, muodostuu uusia vuorovaikutuksia liuottimen ja liuenneen aineen molekyylien välillä, mikä johtaa jonkin verran energiaa.

Kaksi ensimmäistä liukenemisen näkökohtaa vaativat energiankulutusta ja niitä kutsutaan endotermisiksi prosesseiksi. Kolmatta, jolla vetovoimat muodostuvat liuotin- ja liuenneiden aineiden molekyylien välille, kutsutaan eksotermiseksi prosessiksi, koska se vapauttaa energiaa järjestelmään. Liuoksen kokonaislämmön määrittämiseksi voidaan yksinkertaisesti ottaa kunkin entalpiamuutoksen summa. Joissakin tapauksissa liukenemisen kaksi ensimmäistä osaa vaativat enemmän energiaa kuin uusien vetovoimien muodostuminen, mikä johtaa prosessiin, joka on kokonaisuudessaan endoterminen. Toisissa lopullinen energian vapautuminen on suurempi kuin energia, joka tarvitaan liuenneen aineen ja liuottimen ja liuottimen vetovoimien rikkomiseen, joten prosessi on kaiken kaikkiaan eksoterminen.

On myös mahdollista mitata liuoksen lämpöä liuoksen lämpötilan muutosten perusteella. Pääasiassa eksoterminen prosessi vapauttaa energiaa järjestelmään ja nostaa siksi liuoksen lämpötilaa. Toisaalta ensisijaisesti endoterminen prosessi kuluttaa energiaa ja alentaa siten reaktion lämpötilaa. Jos tiedetään etukäteen liuenneen aineen ja liuottimen eri ominaisuudet, voidaan lämpötilan muutoksen avulla määrittää liuoksen lämpö kohtuullisella tarkkuudella.