Теплообмен при растворении вещества

Растворением называется физико-химический процесс перехода твердого вещества в раствор.

Растворение связано с изменением свободной энергии системы и сопровождается тепловым эффектом. Тепловой эффект растворения является результатом одновременного протекания двух стадий процесса:

· стадии разрушения кристаллического вещества на ионы;

· стадии сольватации (гидратации) ионов.

Согласно закона Гесса, тепловой эффект не зависит от пути процесса и определяется только исходным и конечным состоянием системы, т.е.:

, (8)

где Dr_р – теплота растворения; Dr_г – теплота гидратации; u – энергия решетки.

Из этого следует, что в зависимости от соотношения величин u и Dr_г процесс растворения может протекать как с выделением, так и с поглощением тепла. При u > Dr_г, Dr_р > 0 – растворение происходит с выделением тепла; при u < Dr_г, Dr_р < 0 – растворение происходит с поглощением тепла.

Изменение температуры системы при растворении вещества можно рассчитать по формуле:

, (9)

где M₀ – масса растворенного вещества; V – объем жидкости; T₀ – температура жидкости до растворения вещества; T₁ – температура жидкости после растворения вещества; С, r - удельная теплоемкость и плотность жидкости.

Кристаллизация вещества из раствора сопровождается таким же по величине, как и растворение, тепловым эффектом, но имеющим обратный знак.