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2.3 : 溶液形成的能量学

溶液的形成是自发的过程。自发过程是在特定条件下发生的,,无需外部能量输入。

当溶液中溶质和溶剂之间的分子间吸引力的强度与各自分离状态下的分子间吸引力的强度相同时,溶液的形成不会伴随能量变化。 溶液的形成需要完全克服溶质-溶质和溶剂-溶剂静电力,同时建立溶质与溶剂分子之间的吸引力。如果溶质内的静电力明显大于溶剂化力,则溶解过程会显著吸热,并且化合物可能不易溶解。 另一方面,如果溶剂化力远强于化合物的静电力,溶解过程则会显著放热,并且化合物可能高度溶解。

在溶解过程中,内部能量一般会发生变化,表现为热量的吸收或释放。 当溶质分子在整个溶剂中均匀分布而形成溶液时,总是会导致物质分散度的增加。 虽然放热溶解过程有利于自发形成溶液,但并不意味着一定能发生。虽然许多可溶性化合物确实会随着热量的释放而溶解,但有些化合物会吸热溶解。 与溶质溶剂化时相比,吸热溶解需要更多的能量输入来分离溶质物质,但由于伴随溶液形成的无序性增加(熵增大),吸热溶解仍然是自发的。

本文改编自 Openstax, Chemistry 2e, Section 11.1: The Dissolution Process.

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EnergeticsSolution FormationSpontaneous ProcessIntermolecular ForcesSoluteSolventEnergy ChangeElectrostatic ForcesDissolution ProcessEndothermicExothermicSolvation ForcesHighly SolubleInternal Energy ChangeHeat AbsorptionMatter Dispersal

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