13. Термодинамика процесса растворения

Согласно второму началу термодинамики при р, Т = = const вещества самопроизвольно могут растворяться в каком-либо растворителе, если в результате этого процесса энергия Гиббса системы уменьшается, т. е.

ΔG = (ΔН - TΔS) < 0.

Величину ΔН называют энтальпийным фактором, а величину TΔS - энтропийным фактором растворения.

При растворении жидких и твердых веществ энтропия системы обычно возрастает (ΔS > 0), так как растворяемые вещества из более упорядоченного состояния переходят в менее упорядоченное. Вклад энтропийного фактора, способствующий увеличению растворимости, особенно заметен при повышенных температурах, потому что в этом случае множитель Т велик и абсолютное значение произведения TΔS также велико, соответственно возрастает убыль энергии Гиббса.

При растворении газов в жидкости энтропия системы обычно уменьшается (ΔS < 0), так как растворяемое вещество из менее упорядоченного состояния (большого объема) переходит в более упорядоченное (малый объем). Снижение температуры благоприятствует растворению газов, потому что в этом случае множитель Т мал и абсолютное значение произведения TΔS будет тем меньше, а убыль энергии Гиббса тем больше, чем ниже значение Т.

В процессе образования раствора энтальпия системы также может как увеличиваться (NaCI), так и уменьшаться (КОН). Изменение энтальпии процесса растворения нужно рассматривать в соответствии с законом Гесса как алгебраическую сумму эндо и экзотермических вкладов всех процессов, сопровождающих процесс растворения. Это эндотермические эффекты разрушения кристаллической решетки веществ, разрыва связи молекул, разрушения исходной структуры растворителя и экзотермические эффекты образования различных продуктов взаимодействия, в том числе сольватов.

Для простоты изложения приращение энтальпии растворения ΔН_раств можно представить как разность энергии Е_кр, затрачиваемой на разрушение кристаллической решетки растворяемого вещества, и энергии Е_сол, выделяющейся при сольватации частиц растворенного вещества молекулами растворителя. Иначе говоря, изменение энтальпии представляет собой алгебраическую сумму изменения энтальпии ΔН_кр в результате разрушения кристаллической решетки и изменения энтальпии ΔН_сол за счет сольватации частицами растворителя:

ΔН_раств = ΔН_кр + ΔН_сол,

где ΔН_раств - изменение энтальпии при растворении.

Однако растворение благородных газов в органических растворителях нередко сопровождается поглощением теплоты, например гелия и неона в ацетоне, бензоле, этаноле, циклогексане.

При растворении твердых веществ с молекулярной кристаллической структурой и жидкостей молекулярные связи не очень прочные, и поэтому обычно ΔН_сол > ΔН_кр Это приводит к тому, что растворение, например, спиртов и сахаров представляет собой экзотермический процесс (ΔН_раств < 0).

При растворении твердых веществ с ионной решеткой соотношение энергий Е_кр и Е_сол могут быть различным. Однако в большинстве случаев энергия, выделяемая при сольватации ионов, не компенсирует энергию, затрачиваемую на разрушение кристаллической решетки, следовательно, и процесс растворения является эндотермическим.

Таким образом, термодинамические данные позволяют прогнозировать самопроизвольное растворение различных веществ на основе первого и второго начал термодинамики.

Авторы: Дроздова М.В., Дроздов

<< Назад: Процесс растворения

>> Вперед: Растворимость

Рекомендуем интересные статьи раздела Конспекты лекций, шпаргалки:

▪ Краткое содержание произведений русской литературы I половины XX века

▪ Семейное право. Шпаргалка

▪ Земельное право. Шпаргалка

Смотрите другие статьи раздела Конспекты лекций, шпаргалки.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Хорошо управляемые луга могут компенсировать выбросы от скота 15.02.2026

Животноводство, особенно разведение крупного рогатого скота, часто обвиняют в значительном вкладе в глобальное потепление из-за мощного парникового газа - метана, который выделяется при пищеварении у жвачных животных. Это вызывает острые политические споры и призывы к сокращению потребления мяса. Однако ученые напоминают, что полная картина климатического воздействия отрасли не ограничивается только выбросами от животных: огромную роль играет окружающая экосистема - пастбища, почва и растительность, которые способны активно поглощать углекислый газ из атмосферы. Исследователи из Университета Небраски-Линкольна решили глубже изучить этот баланс. Группа под руководством профессора Галена Эриксона сосредоточилась на том, как правильно организованные пастбища накапливают углерод в растениях и грунте благодаря естественным процессам, стимулируемым выпасом скота. Ученые подчеркивают, что при достаточном уровне осадков и грамотном управлении такие луга превращаются в мощные природные погло ...>>

NASA тестирует инновационную технологию крыла 15.02.2026

Коммерческая авиация ежегодно расходует колоссальные объемы керосина, что сказывается не только на бюджете авиакомпаний, но и на состоянии окружающей среды. В 2024 году глобальные затраты на авиационное топливо достигли 291 миллиарда долларов, и эта сумма продолжает расти. Чтобы справиться с этими вызовами, NASA активно работает над технологиями, способными заметно повысить аэродинамическую эффективность самолетов. Одним из самых перспективных направлений стало создание специальной конструкции крыла, которая максимизирует естественный ламинарный поток воздуха и минимизирует сопротивление. В январе 2026 года специалисты NASA Armstrong Flight Research Center успешно провели важный этап наземных испытаний концепции Crossflow Attenuated Natural Laminar Flow (CATNLF). Для эксперимента под фюзеляж исследовательского самолета F-15B закрепили вертикально ориентированную масштабную модель высотой около 0,9 м (3 фута), напоминающую узкий киль. Такая компоновка позволила подвергнуть прототип р ...>>

Забота о внуках очень полезна для здоровья мозга 14.02.2026

Общение между поколениями приносит радость всей семье, но мало кто задумывается, насколько активно бабушки и дедушки, заботящиеся о внуках, поддерживают свою умственную форму. Регулярное взаимодействие с детьми стимулирует мозг пожилых людей, помогая сохранять память, скорость мышления и общую когнитивную активность. Новые научные данные подтверждают, что такая добровольная помощь не только важна для общества, но и может замедлять возрастные изменения в мозге. Исследователи из Тилбургского университета в Нидерландах провели анализ, чтобы понять, приносит ли уход за внуками реальную пользу здоровью пожилых людей. Ведущий автор работы Флавия Черечес отметила, что многие бабушки и дедушки регулярно присматривают за детьми, и оставался открытым вопрос, насколько это положительно сказывается на их собственном благополучии, особенно в плане когнитивных функций. Ученые поставили цель выяснить, способен ли регулярный уход за внуками замедлить снижение памяти и других умственных способ ...>>

Случайная новость из Архива Микроконтронтроллерная плата Raspberry Pi Pico 28.01.2021 Raspberry Pi Foundation, широко известная своими одноплатными микрокомпьютерами Raspberry Pi в кругу инженеров и энтузиастов электроники, представила свою первую микроконтронтроллерную плату под названием Raspberry Pi Pico. Теперь это самая доступная плата в ассортименте Raspberry Pi - ее цена в США составляет всего 4 доллара (113 гривен). Raspberry Pi Pico можно считать ответом на конкурирующие микроконтроллеры Arduino Nano для домашних DIY-гаджетов. Основа платы Raspberry Pi Pico - новый микроконтроллер собственной разработки RP2040. Главные цели, которые преследовались при его разработке, - высокая производительность, особенно для целочисленных вычислениях, широкие возможности подключения внешних устройств и низкая цена. В итоге получился крошечный "кристалл" площадью два квадратных миллиметра в корпусе типа QFN-56 размерами 7х7 мм.‎ Размеры самой же платы Raspberry Pi Pico составляют 51х21 мм. Технические характеристики микроконтроллера RP2040: двухъядерный процессор ARM Cortex-M0+ с базовой тактовой частотой 48 МГц и возможностью повышения до 133 МГц; 264 КБ памяти SRAM; поддержка до 16 МБ внешней флэш-памяти через шину QSPI; контроллер DMA; интерполятор и периферийные устройства целочисленного делителя; 30 линий GPIO для подключения внешних устройств, четыре из которых выделены под аналоговый вход; контроллеры UART (х2), I2C (х2) и SPI (х2); 16 каналов PWM; контроллер USB 1.1(клиент и хост с поддержкой загрузки с накопителей в формате UF2); 8 контактов PIO (Programmable I/O state machines) для подключения фирменной периферии. Возможностей микроконтроллера достаточно для выполнения приложений, предназначенных для обработки задач машинного обучения. Для их разработки подготовлен порт фреймворка TensorFlow Lite. Для создания приложений может использоваться язык С, C++ или MicroPython, записывать их можно через Micro USB.

Другие интересные новости:

▪ Пробки надо прожаривать

▪ Влияние развода на здоровье

▪ Этруски и их коровы

▪ Планшет Nokia T20 Education Edition

▪ Игровая консоль Anbernic RG Cube

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Регуляторы тока, напряжения, мощности. Подборка статей

▪ статья Смейся, паяц, над разбитой любовью. Крылатое выражение

▪ статья Кто был первым человеком, полетевшим в космос? Подробный ответ

▪ статья Береза вишневая. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Монтаж электропроводки в подвалах. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья БВГ: Характеристики, особенности эксплуатации и ремонта. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026