Растворы твердых веществ

Большинство твердых веществ являются кристаллическими веществами. Процесс растворения кристаллического вещества состоит из двух одновременно протекающих процессов: сольватации (в данном случае гидратации) частиц и разрушения кристаллической решетки.

Для эффективности растворения важно, чтобы силы сцепления между молекулами растворителя и частицами растворяемого вещества были больше сил взаимного притяжения этих частиц между собой. Вода по сравнению с другими растворителями обладает огромной полярностью (самое' высокое значение Диэлектрической постоянной). Именно этим свойством обусловливаются высокая ионизирующая способность воды и ее разрушительное действие на кристаллические решетки многих полярных соединений.

При растворении веществ наблюдается поглощение или выделение теплоты. Поглощение теплоты указывает на затрату энергии. Объясняется это тем, что на перевод вещества из твердого состояния в жидкое, т. е. на растворение кристаллической решетки, обязательно расходуется энергия. Например, ионы натрия и хлора до растворения натрия хлорида в воде фиксированы в узлах кристаллической решетки, обладая при этом только вращательными и колебательными движениями. После же растворения ионы получают возможность относительно свободно двигаться внутри раствора, для чего необходимо увеличение их кинетической энергии. Увеличение ее происходит за счет отнятия энергии у растворителя в форме теплоты, в результате чего происходит охлаждение раствора. Чем прочнее кристаллическая решетка, тем значительнее охлаждение раствора.

Выделение теплоты при растворении вещества всегда указывает на активно протекающую сольватацию, т. е. образование соединений между растворимым веществом и растворителем.

Конечный тепловой эффект растворения (Q) нужно рассматривать как сумму двух слагаемых -- положительного теплового эффекта сольватации (q) и отрицательного теплового эффекта разрушения кристаллической решетки (-с)

Q = q + (~c).

Знак теплового эффекта растворения будет зависеть от того,! какое слагаемое преобладает. Если кристаллическая решетка прочна, то слагаемое (-с) численно больше q; в этом случае растворение вещества будет проходить с поглощением теплоты. Наоборот, у веществ с непрочной кристаллической решеткой и сильно сольватируемых (гидратируемых) превалирует слагаемое q; при этом растворение будет проходить с выделением теплоты. Часто положительный и отрицательный тепловые эффекты] растворения оказываются одинаковыми или очень близкими друг] к другу; в таких случаях при растворении мы не замечаем охлаждения или разогрева раствора.

Тепловой эффект растворения относят к 1 молю вещества] растворяемому в достаточно большом количестве растворителя. 9 поглощением теплоты растворяются KNO₃ [Q = -8, 52 ккаля (г - моль)], KI (-5, 11), NaCl (-1, 2), NaBr (-0, 19) и многие другЛ кристаллические вещества. С выделением теплоты растворяются! AgNO₃ [Q = + 5, 4 ккал/(г - моль)], NaOH (+10, 0) и некоторые другие вещества. При растворении кристаллогидратов в вод! наблюдается более низкий тепловой эффект, чем при растворен™ безводной соли. Например, теплота растворения безводного CaCl равна +17, 41 ккал/(г • моль), а СаС1₂ • бН., 0 составляя -4, 31 ккал/(г • моль). Разница (+17, 41) - (-4, 31) = 21, 72 ккал представляет собой теплоту образования кристаллогидрата.