إذابة مذاب في محلول،عملية طرد أو عملية امتصاص للحرارة. عندما يذوب هيدروكسيد الصوديوم في الماء،تنتقل الحرارة من المحلول إلى الماء المجاور مسببة ارتفاعًا في درجة حرارة الماء. هذه عملية طاردة للحرارة.

في العمليات الماصة للحرارة،كإذابة كلوريد الأمونيوم في الماء،يمتص المحلول الحرارة مسببًا انخفاضًا في درجة حرارة الماء. عند مقدار ضغط ثابت،فإن الحرارة التي تُطرد أو التي تُمتص تسمى تغير المحتوى الحراري. يمر تشكيل المحاليل بثلاث خطوات،يتخلل كل منها تغير مماثل في المحتوى الحراري.

الخطوة الأولى هي فصل جسيمات المذاب. وهذه تتطلب قسطًا من الطاقة للتغلب على قوى الجذب القائمة بين جسيمات المذاب. الخطوة الثانية هي فصل جسيمات المذيب.

وهذه أيضًا خطوة يتخللها امتصاص للحرارة حيث نحتاج إلى طاقة لتفكيك قوى الجذب الرابطة بين جسيمات المذيب. تحدث الخطوة الثالثة عندما تختلط جسيمات المذاب والمذيب. وهذه الخطوة طاردة للحرارة لأن الروابط الجاذبة بين جسيمات المذاب وجسيمات المذيب تُطلق الطاقة.

لوضع العملية في خطوات،ينص قانون هيس على أن التغيير الكلي في المحتوى الحراري يساوي مجموع التغييرات في المحتوى الحراري التي تحدث في كل خطوة. تعتمد إشارة التغيير الكلي في المحتوى الحراري على كميات المحتوى الحراري للعناصر المكوّنة له. فإذا كان المحتوى الحراري في العناصر المكوّنة له أقل من المحتوى الحراري لعملية الخلط يكون التغيير الكلي في المحتوى سالبًا،وتكون عملية الانحلال طاردة للحرارة.

وإذا كان كمية المحتوى الحراري في العناصر أكبر منها في عملية الخلط،يكون التغيير في المحتوى الحراري موجبًا،وتكون عملية الانحلال ممتصة للحرارة. وإذا كان الطرفان متساويين،فلا يحدث أي انبعاث أو امتصاص للحرارة. تكوين المحاليل يختلف عن التفاعل الكيميائي.

عند إذابة مذاب داخل مذيب،يكون التغيير فيزيائيًا. وعند تبخير المحلول،يمكن استعادة المذاب. وعلى العكس من ذلك،فإن التفاعل الكيميائي يغير خصائص العناصر المتفاعلة.

عند إذابة هيدروكسيد النحاس في حمض الهيدروكلوريك،فلن يكون بالإمكان استعادة هيدروكسيد النحاس عن طريق تبخير المحلول. وبدلًا عن ذلك سنحصل على كلوريد النحاس.

هناك معياران يفضلان التكوين التلقائي للمحلول ولكن لا يضمنهما:

انخفاض في الطاقة الداخلية للنظام (تغيير طارد للحرارة، كما نوقش في الفصل السابق حول الكيمياء الحرارية)
زيادة تشتت المادة في النظام (مما يشير إلى زيادة في إنتروبيا النظام، كما ستتعلم في الفصل التالي عن الديناميكا الحرارية)

في عملية الذوبان، يحدث تغير في الطاقة الداخلية غالباً، ولكن ليس دائماً، عند امتصاص الحرارة أو تطورها. تحدث الزيادة في تشتت المادة دائماً عندما يتكون المحلول من التوزيع المنتظم للجزيئات الذائبة في جميع أنحاء المذيب.

يفضل تكوين المحلول العفوي، ولكن ليس مضمونًا، من خلال عمليات الذوبان الطاردة للحرارة. في حين أن العديد من المركبات القابلة للذوبان تذوب بالفعل مع إطلاق الحرارة، فإن بعضها يذوب بالحرارة. نترات الأمونيوم (NH₄NO₃) هي أحد الأمثلة وتستخدم لصنع كمّادات باردة فورية لعلاج الإصابات. يتم وضع كيس بلاستيكي رقيق الجدران من الماء داخل كيس أكبر مع المادة الصلبة NH₄NO₃. عندما يتم كسر الكيس الأصغر، يتشكل محلول من NH₄NO₃، الذي يقوم بامتصاص الحرارة من المناطق المحيطة (المنطقة المصابة التي توضع عليها الكمّادة) ويوفر البرد ضغطاً يقلل من التورم. تتطلب الذوبان الماص للحرارة مثل هذا مدخلات طاقة أكبر لفصل الأنواع المذابة أكثر مما يتم استعادته عند إذابة المواد المذابة، ولكنها مع ذلك تكون تلقائية بسبب زيادة الفوضى المصاحبة لتكوين المحلول.

هذا النص مقتبس من Openstax, Chemistry 2e, Section 11.1: The Dissolution Process.

Tags

PLAYLIST