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2.3 : 液体形成の熱力学

溶液の形成は自発過程の一例であり、外部ソースからのエネルギーを必要とせずに指定された条件下で発生するプロセスです。

溶液中の溶質と溶媒の間の分子間引力の強さが、分離された成分に存在するものと変わらない場合、溶液はエネルギー変化を伴わずに形成されます。 溶液の形成には、溶質分子と溶媒分子の間に引力が確立されるため、溶質間および溶媒間静電力を完全に克服する必要があります。 溶質内の静電力が溶媒和力よりも大幅に大きい場合、溶解プロセスは著しく吸熱的となり、化合物はかなりの程度まで溶解しない可能性があります。 一方、溶媒和力が化合物の静電気力よりもはるかに強い場合、溶解は大幅に発熱し、化合物の溶解度が高くなる可能性があります。

溶解過程では、熱が吸収または発生するため、常にではありませんが、内部エネルギー変化が頻繁に発生します。溶媒中に溶質が均一に分布することで物質の分散が進み、無秩序(エントロピー)が増加します。発熱による溶解プロセスにより、自発的な溶液形成が促進されますが、保証されるわけではありません。 実際、多くの可溶性化合物は熱の放出により溶解しますが、吸熱によって溶解するものもあります。 吸熱溶解は、溶質種を分離するために、溶質が溶媒和されたときに回収されるエネルギーよりも大きなエネルギー投入を必要としますが、それでも、溶液の形成に伴う無秩序の増加により、吸熱溶解は自発的に行われます。

このテキストはから翻案されます Openstax, Chemistry 2e, Section 11.1: The Dissolution Process.

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EnergeticsSolution FormationSpontaneous ProcessIntermolecular ForcesSoluteSolventEnergy ChangeElectrostatic ForcesDissolution ProcessEndothermicExothermicSolvation ForcesHighly SolubleInternal Energy ChangeHeat AbsorptionMatter Dispersal

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