En termoquímica , la entalpía de solución ( calor de solución o entalpía de solvatación ) es el cambio de entalpía asociado con la disolución de una sustancia en un solvente a presión constante dando como resultado una dilución infinita.
La entalpía de la solución se expresa con mayor frecuencia en kJ / mol a temperatura constante. Se puede considerar que el cambio de energía se compone de tres partes: la ruptura endotérmica de los enlaces dentro del soluto y dentro del disolvente, y la formación de atracciones entre el soluto y el disolvente. Una solución ideal tiene una entalpía de mezcla nula . Para una solución no ideal, es una cantidad molar en exceso .
La disolución de la mayoría de los gases es exotérmica. Es decir, cuando un gas se disuelve en un disolvente líquido, se libera energía en forma de calor, calentando tanto el sistema (es decir, la solución) como el entorno.
La temperatura de la solución finalmente disminuye para igualarse a la del entorno. El equilibrio, entre el gas como fase separada y el gas en solución, según el principio de Le Châtelier , cambiará para favorecer que el gas entre en solución a medida que disminuye la temperatura (la disminución de la temperatura aumenta la solubilidad de un gas).
Cuando se calienta una solución saturada de un gas, sale gas de la solución.
Se puede considerar que la disolución ocurre en tres pasos:
El valor de la entalpía de solvatación es la suma de estos pasos individuales.
La disolución de nitrato de amonio en agua es endotérmica. La energía liberada por la solvatación de los iones de amonio y los iones de nitrato es menor que la energía absorbida al romper la red iónica de nitrato de amonio y las atracciones entre las moléculas de agua. La disolución del hidróxido de potasio es exotérmica, ya que durante la solvatación se libera más energía de la que se utiliza para romper el soluto y el disolvente.
Las expresiones del cambio de entalpía de disolución pueden ser diferenciales o integrales , en función de la relación de cantidades soluto-disolvente.
El cambio de entalpía diferencial molar de disolución es:
donde es la variación infinitesimal o diferencial del número molar del soluto durante la disolución.
El calor integral de disolución se define como el proceso de obtención de una determinada cantidad de solución con una concentración final. El cambio de entalpía en este proceso, normalizado por el número molar de soluto, se evalúa como el calor de disolución integral molar . Matemáticamente, el calor de disolución integral molar se denota como:
El calor principal de disolución es el calor diferencial de disolución para obtener una solución infinitamente diluida.
La entalpía de mezcla de una solución ideal es cero por definición, pero la entalpía de disolución de no electrolitos tiene el valor de la entalpía de fusión o vaporización. Para soluciones no ideales de electrolitos, se conecta al coeficiente de actividad del soluto y a la derivada de la temperatura de la permitividad relativa mediante la siguiente fórmula: [1]
