II.7.2. Determinarea căldurii de dizolvare.

Dizolvarea este procesul de amestecare a două sau mai multe substanțe, în urma căreia se formează o soluție.

La dizolvare se produc două fenomene însoțite de schimb energetic:

1. Difuziunea (răspândirea) particulelor dizolvatului printre particulele dizolvantului, fenomen endoterm, însoțit de absorbție de căldură.

2. Formarea unor legături (interacții intermoleculare) între particulele componentelor soluției, fenomen numit solvatare, care este un fenomen exoterm, însoțit de cedare de căldură.

În urma bilanțului energetic al celor două fenomene, dizolvarea poate fi:

- Dizolvare exotermă, când căldura degajată a fenomenului de solvatare este mai mare decât căldura absorbită la difuziunea particulelor. Exemple: dizolvarea în apă a NaOH, H₂SO₄ etc.

- Dizolvare endotermă, când căldura degajată a fenomenului de solvatare este mai mică decât căldura absorbită la difuziunea particulelor. Exemple: dizolvarea NH₄Cl, NH₄NO₃ etc.

Căldura molară de dizolvare (entalpia molară de dizolvare) reprezintă cantitatea de căldură degajată/absorbită la dizolvarea unui mol de substanță într-o cantitate foarte mare de solvent.

ΔH°_diz. = căldura molară de dizolvare (entalpia molară de dizolvare)
Q = cantitatea de căldură degajată/absorbită la dizolvarea unei substanțe
ν = nr. de moli de substanță dizolvată

👀 Experiment: Determinarea căldurii de dizolvare a hidroxidului de sodiu
🔥 Atenție! Hidroxidul de sodiu este extrem de caustic!

Materiale necesare:
Hidroxid de sodiu solid, apă distilată, cilindru gradat, cântar, calorimetru.

Descrierea experimentului:

• Introdu în vasul calorimetrului 100 mL apa distilată, măsurați cu cilindrul gradat și un termometru cu care măsori temperatura inițială (t_i) după 3 minute;

• Cântărește 2 g NaOH pe care le vei introduce în apa din vasul calorimetrului.

• Agită continuu până când toată soda caustică s-a dizolvat.

• Când temperatura rămâne constantă o vei nota ca fiind temperatura finală (t_f).

• Calculează variația temperaturii: Δt = t_f – t_i = 3°C

• Calculează căldura (Q) absorbită de soluție prin dizolvarea NaOH, cu ajutorul relației:
  Q = m_s ∙ c ∙ Δt = 102 g ∙ 4,18 ∙ 10^-3 kJ/ g ∙ grad ∙ 3°C = 1,279 kJ
  m_s = masa soluției = m_NaOH + m_apă = 2 g + 100 g = 102 g
  c = căldura specifică a apei din calorimetru = 4,18 J/g ∙ grad = 4,18 ∙ 10^-3 kJ/ g ∙ grad
  Δt = t_f – t_i = variația temperaturii

• Calculează nr. de moli de NaOH utilizați:

• Stabilește natura endotermă sau exotermă a fenomenului de dizolvare. Cum dizolvarea NaOH este exotermă, vom pune semnul minus la formula entalpiei de dizolvare.
• Calculează entalpia (căldura) de dizolvare (ΔH°_diz.) conform relației: