Энергетика растворения

Процесс растворения твердого вещества в воде сопровождается разрушением кристаллической решетки (затрата энергии в форме теплоты, -Qкр) и гидратацией - образованием гидратов B · nH2O, то есть соединений переменного состава между частицами растворенного вещества и молекулами воды (выделение теплоты, +Qгидр).

В результате общий тепловой эффект растворения равен
Q(р) = -Qкр + Qгидр

Если тепловой эффект растворения положительный (Q(р) больше 0), то после растворения вещества раствор становится теплее (например, это происходит в случае приготовления раствора AlCl3), если же тепловой эффект отрицательный (Q(р) меньше 0), то раствор становится холоднее (иногда температура может опуститься ниже 0 °С, например для NaNO3 или NH4NO3).

В тех редких случаях, когда Q(р) = 0, температура раствора остается постоянной (например, для NaCl).

Переход в раствор жидких и газообразных веществ также сопровождается гидратацией их молекул и положительным тепловым эффектом. Поэтому в соответствии с принципом Ле-Шателье повышение температуры ведет к уменьшению растворимости газов в воде.

Таким образом, растворение - это физико-химический процесс разрушения связей в исходных веществах и образования новых связей в гидратах. Это положение является основным содержанием химической теории растворов Д.И. Менделеева.

Кристаллогидраты

Многие гидраты оказываются настолько устойчивыми, что не разрушаются и при полном выпаривании раствора. Так, известны твердые кристалогидраты:

Если для приготовления раствора используют не безводное вещество, а его кристаллогидрат B · nH2O, то следует при расчетах учитывать воду, которая входит в состав кристаллогидрата (кр). Массу кристаллогидрата mкр определяют по формуле
mкр = (mB / MB) Mкр,
где MB и Mкр - молярные массы соответственно безводного растворяемого вещества и его кристаллогидрата.

Определение массы воды m(H2O), которую следует добавить к рассчитанной массе кристаллогидрата для приготовления его раствора заданного состава, ведут по формуле

m(H2O) = m(раствора) - mкр.