3. Термодинаміка процесу розчинення

Розчинення – самодовільний процес, тому G⁰ < 0. Розглянемо залежність G⁰ від ентропійного та ентальпійного факторів. С експериментальних данних відомо, що розчинність газів в рідинах зменшується при підвищенні температури, а тепловий ефект розчинення приблизно дорівнює ентальпії конденсації. Розчинність рідин у рідинах майже не залежіть від температури, а теплоти розчинення рідких речовин наближуються до 0. Розчинність твердих речовин підвищується з ростом температури, а теплоти розчинення твердих речовин приблизно дорівнюють теплотам плавління. Всі ці положення справедливі, якщо між частинами розчиненої речовини і розчинника відсутня взаємодія.

Процесс розчинення складається з кількох стадій: фазового переходу (конденсація або плавління) і змішення двох рідин. Коли можлива хімічна взаємодія, тоді існує ще процес сольватації.

Н р = Н ф.п. + Нсольв;

S р = S ф.п. + Sсольв.

Розглянемо утворення рідких розчинів з газоподібних, рідких і твердих компонентів і вплив на розчинність цих речовин різних факторів.

4. Розчинність газів

При розчиненні газів звичайно Н ф.п.< 0 (конденсація газової фази) та Нсольв < 0, тоді Н р теж < 0. При розчиненні газів ентропія зменшується, тому що зникає газова фаза і S сольв < 0. С виразу G = Н р – S рТ переважно значення має ентальпія, яка і визначає процес розчинення газів. Необмежена розчинність спостерігається рідко і повязана з хімічною взаємодією. При обмеженій розчинністі має місто рівновага розчин – газ, К_рівн = С/Р , де С – концентрація газа у розчині, Р – тиск газа над розчином.

Р

Вираз можна перетворити з урахуванням парціального тиску газу: р₂ = КN₂ (закон Генрі: величина парціального тиску розчиненої речовини пропорціонально її мольній долі), де індекс 2 відноситься до розчиненої речовини, N₂ – її мольна доля. Цей закон виконується реально тільки для дуже розбавлених розчинів. Парціальний тиск зростає при підвищенні температури, що зумовлюється збільшенням кінетичної енергіх молекул розчинених газів.

Наклон прямої – залежності тиску від мольної долі змінюється (див. рис.)