化學原理啟迪422
BCBG Max Azria Fall/Winter 2012/13 | New York Fashion Week
1.
溶解度是非常複雜的現象，特別是當溶劑是水。探索溶解度的基本原則，對我們瞭解化學反應十分有用，因為溶解度會影響反應的結果。
2.
為簡化問題，我們將假設物質溶解於溶劑生成溶液的過程，可分為三個步驟：
步驟一：將溶液打碎成組成物質，這是散開溶質。
步驟二：破壞溶劑分子間的力量，挪出空間給溶質，這是散開溶劑。
步驟三：溶質和溶劑交互作用、互相吸引形成溶液。
3.
步驟一和步驟二需要能量，因為要鬆開溶質和鬆開溶劑組成物質，需要耗費能量。步驟三釋放能量。換句話說，步驟一和步驟二是吸熱的，而步驟三是散熱的。
4.
整個反應的熱含量與生成溶液有關，稱為溶液的焓變化enthalpy(heat) of solution(ΔHsoln)。我們可將溶液生成的焓變化ΔH，分解成數個步驟的焓變化總和：
ΔHsoln＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3
溶液的焓變化ΔHsoln可能是正數（吸收能量），也可能是負數（釋放能量）。
5.
我們將舉「氯化鈉/鹽」在水中的溶解為例，說明溶液焓變化ΔHsoln方程式各能量項式的重要性。
6.
打散「氯化鈉/鹽」的焓變化ΔH1是數值大的正數，必須破壞組成晶體的離子之間的強勁引力。
7.
打散溶劑分子的焓變化ΔH2也是數值大的正數，因為必須破壞水分子彼此的氫鍵。最後，從氯化鈉而來的離子，和水分子融合的焓變化ΔH3，是數值大的負數，因為離子與水之間的引力強大。
8.
事實上，我們在寫氯化鈉溶解方程式時，不是用散熱和吸熱的項式，寫法如下：
NaCl(s)→Na＋(g)＋Cl－(g) ΔH1°＝786
kJ/mol
H2O(l)＋Na+(g)＋Cl－(g)→Na+(g)＋Cl－(g)
ΔH°hyd＝ΔH°2＋ΔH°3＝－783kJ/mol
9.
第二步驟反應結合溶劑散開的焓變化ΔH2，和溶劑溶質互相吸引的焓變化ΔH3，稱為水合焓變化enthalpy of hydration，ΔH°hyd。
10.
水合焓變化方程式，包含氣體溶質在水中分散的能量。（NaCl固體分解成離子氣體，進入液態水後，在水中分散）
11.
因此，溶液溶解「氯化鈉」的標準焓變化ΔH°soln，是溶質打散的焓變化ΔH1°，和水合焓變化ΔH°hyd，加總的結果：
ΔH°soln＝786kJ/mol－783kJ/mol＝3kJ/mol
12.
特別留意，生成氯化鈉溶液的焓變化ΔH°soln，數值很小，是正數。如果說，水溶解氯化鈉的程序需要少量的能量，那麼，為什麼氯化鈉這麼容易在水中溶解？答案與溶解過程的亂度變化有關。
沒有留言:
張貼留言