Marea majoritate a reacțiilor de dizolvare sunt însoțite de eliberarea sau absorbția de căldură cu o modificare concomitentă a volumului soluției rezultate. Aceasta este o consecință a două procese — distrugerea structurii substanței care este dizolvată și interacțiunea acesteia cu solventul.
Legea lui Hess
Г. I. Hess, om de știință rus de origine elvețiană, unul dintre fondatorii termochimiei, a format legea care i-a primit numele. Formularea sa afirmă că efectul termic al oricărei reacții chimice nu depinde de etapele sale intermediare, adică este determinat de starea inițială și finală a sistemului. Efectul legii lui Hess se aplică la calculele efectelor termice care au loc în condiții standard, care sunt
- presiune — 1 atm=10 Pa;
- temperatură — 273K+25=298K.
Valorile termice pentru reacțiile diferitelor componente sunt rezumate în tabelul de referință. Efectul termic al unei reacții se calculează scăzând suma căldurii generate în substanțele inițiale. Pentru o reacție condiționată de tipul aA + bB = cC + dD, efectul termic se calculează prin formula: ΔH°=(cΔH°obr.C+dΔH°ob.D)-(aΔH°obr.A+bΔH°ob.B). Pentru unele materiale, de exemplu C, H2, Fe această valoare este inițial egală cu zero.
În conformitate cu aceasta, se derivă două corolare ale legii de mai sus:
- Entalpia de formare a 1 mol în reacția substanțelor simple nu este determinată de modul în care este produs.
- Căldura reacției este suma căldurii de ardere a reactivilor inițiali minus această valoare în raport cu componentele folosind coeficienții stoechiometrici.
Esența efectului termic în soluții
Intensitatea reacțiilor care însoțesc efectul termic al dizolvării depinde de structura reactivilor și de activitatea lor chimică. De exemplu, dizolvând acid sulfuric în apă, se poate observa o reacție exotermică, adică eliberarea unei cantități semnificative de căldură, care se observă și atunci când sulfatul de cupru este introdus în apă. Endotermia, sau scăderea bruscă a temperaturii soluției, apare în soluțiile apoase de nitrat de potasiu și nitrat de amoniu. Dar soluția de apă și clorură de sodiu rămâne stabilă și practic nu se modifică în timpul procesului.
Deci, degajarea de căldură în timpul unei reacții chimice este o modificare a entalpiei și a energiei interne care rezultă din transformarea reactanților în volume corespunzătoare stoechiometriei procesului în următoarele condiții
- aceeași temperatură a reactanților inițiali;
- lucru împotriva presiunii externe.
Efectul termic al dizolvării este utilizat în tehnologia metalurgică la topirea minereurilor pentru a produce metale precum aluminiul, cuprul și așa mai departe. Acesta este important pentru calitatea aliajelor și se determină cu ajutorul unui creuzet împărțit de un perete orizontal cu o gaură. Acesta se introduce în cuptor, după ce în prealabil s-au încărcat părțile inferioară și superioară ale componentelor aliajului și s-a închis gaura din perete. După încălzirea la o anumită temperatură, bușonul este îndepărtat, straturile sunt amestecate și apoi se măsoară temperatura de dizolvare.
