Matematické Fórum

Nevíte-li si rady s jakýmkoliv matematickým problémem, toto místo je pro vás jako dělané.

Nástěnka
22. 8. 2021 (L) Přecházíme zpět na doménu forum.matweb.cz!
04.11.2016 (Jel.) Čtete, prosím, před vložení dotazu, děkuji!
23.10.2013 (Jel.) Zkuste před zadáním dotazu použít některý z online-nástrojů, konzultovat použití můžete v sekci CAS.

Nejste přihlášen(a). Přihlásit

  • Hlavní strana
  • » Chemie
  • » Souvislost energie rozpouštění soli ve vodě a snížení teploty tuhnutí

#1 05. 01. 2022 18:25 — Editoval <h1>dydy</h1> (05. 01. 2022 18:26)

<h1>dydy</h1>
Příspěvky: 141
Reputace:   
 

Souvislost energie rozpouštění soli ve vodě a snížení teploty tuhnutí

Asi všichni ví, že podíl soli (nebo jiné látky)ve vodě sníží její teplotu tuhnutí. A taky že při vsypání soli do vody  je vyžadováno dodání  energie k jejímu rozpuštění( a vytvoření homogenní směsi.) Předpokládám že  v obou způsobech :
- 1. v tepelně izolované soustavě se teplota kapaliny sníží ( lze to nazývat  jako "adiabatický děj" i když jde o chemii?)
- 2. v soustavě držené na konstantní teplotě bude potřeba dodat (lze to nazývat jako "izotermický děj"?)
budou se  obě tepla rovnat (2: teplo dodané "plotýnkou" která zajišťuje konstantní teplotu  a 1: úbytek teploty * tepelná kapacita vody - jelikož můžeme použít aproximaci malých koncentrací).

Ale to není to hlavní, na co jsem se chtěl ptát.

Souvisí nějak toto množství tepla  (nejspíš podělené množstvím-hmotností vody) nějak s rozdílem teploty, o kterou se sníží teplota tuhnutí směsi?

PS: využije se zde v tomto dotazu některý termodynamický pojem-otenciál jako U H(alpie) G(ibssova) F(olná-energie) ?

Offline

 

#2 06. 01. 2022 10:57

Bedlasky
Místo: Beleriand
Příspěvky: 668
Reputace:   13 
 

Re: Souvislost energie rozpouštění soli ve vodě a snížení teploty tuhnutí

<h1>dydy</h1> napsal(a):

budou se  obě tepla rovnat (2: teplo dodané "plotýnkou" která zajišťuje konstantní teplotu  a 1: úbytek teploty * tepelná kapacita vody - jelikož můžeme použít aproximaci malých koncentrací).

Nebudou se rovnat. Ona ta rozpouštěcí entalpie bude při každé teplotě jiná, se snižující teplotou Ti roste mřížková energie, takže potřebuješ víc energie na rozrušení té krystalové struktury (které je energeticky výhodnější). Když budeš tu sůl rozpouštět ve vodě, tak Ti začne klesat teplota toho roztoku, takže budeš potřebovat čím dál tím víc energie na rozpuštění. Tohle se docela dobře pozoruje u látek, co mají velkou kladnou rozpouštěcí entalpii. Stává se mi to, když třeba připravuju roztok thiosíranu sodného, ke konci už se mu nechce moc rozpouštět.

Zatímco u toho roztoku, kde budeš externím ohříváním udržovat stejnou teplotu budeš mít tu rozpouštěcí entalpii furt stejnou, takže ta sůl bude odebírat furt stejné množství energie. Aby se ty tepla rovnaly, musel bys ještě ten ohřívaný roztok ochladit na teplotu, na kterou se ochladil ten první roztok.

A mimochodem, ne vždy látka potřebuje teplo na to, aby se rozpustila. Některé ho naopak uvolňují - třeba NaOH, bezvodý CaCl2, bezvodý LiCl, H2SO4 apod.

<h1>dydy</h1> napsal(a):

Souvisí nějak toto množství tepla  (nejspíš podělené množstvím-hmotností vody) nějak s rozdílem teploty, o kterou se sníží teplota tuhnutí směsi?

Ne, vůbec to s tím nesouvisí. Rozpouštěcí entalpie se odvíjí od mřížkové energie a hydratační entalpie iontů. Tohle snížení bodu tuhnutí/zvýšení bodu varu souvisí s poklesem tlaku syté páry nad kapalinou v důsledku rozpuštění pevné látky. Když tak si najdi ebulioskopii a kryoskopii, tam to bude podrobněji popsané.

<h1>dydy</h1> napsal(a):

PS: využije se zde v tomto dotazu některý termodynamický pojem-otenciál jako U H(alpie) G(ibssova) F(olná-energie)

K tomu teplu dodanému/odebranému rozpouštěním se používá pojem rozpouštěcí nebo hydratační entalpie. Pokud je kladná, látka odebírá teplo při rozpouštění, pokud je záporná, tak ho naopak uvolňuje.

U toho snižování bodu tuhnutí/varu se pak používají kryoskopická/ebulioskopická konstanta. Podle té zjistíš, o kolik se sníží/zvýší teplota tuhnutí/varu po rozpuštění pevné látky.

Offline

 

#3 11. 01. 2022 14:46 — Editoval <h1>dydy</h1> (11. 01. 2022 14:50)

<h1>dydy</h1>
Příspěvky: 141
Reputace:   
 

Re: Souvislost energie rozpouštění soli ve vodě a snížení teploty tuhnutí

Tak to to jsem si neuvědomil (vždyť  jde přece o jiný typ termodnamického děje)

A souvisí aspoň znaménko změny teploty tání podle druhu látky (ty co potřebují dodat teplo na rozpuštění vs ty co teplo uvolňují) ? Nebo ani to nehraje roli a tak látky  co uvolňují teplo mohou teplotu tání zvyšovat i snižovat?


To mě přivádí na takovou myšlenku sporu: v analogii jader atomů když nějaká jaderná reakce potřebuje dodat energii (to je špatně formulované, mělo by jít o celkovou energetickou bilanci, protože fůze neproběhne taky za pokojové teploty), tak vznikne nestabilní  produkt a když uvolňuje energii, znamená to, že původní látka byla nestabilní.

Takže jsou dvě skupiny látek (sůl a hydroxid) při rozpouštění berou teplo nebo uvolňují. Ale znamená to, by se obě látky ne/ochotně rozpouštěly nebo snad by se samovolně vysrážely krystalky původní látky?   -- sůl by se podle této teorie měla rozpouštět blbě zatímco H2SO4 ráda a  NaOH by nemohl se vysrážet z vody zatímco sůl by vysrážet měla

Tato podobnost mě napadla, ale určitě tady míchám dvě různé věci, které to jsou (a nemyslím teď fyziku a chemii, ale nějakou klíčovou jako aktivační energie-celkový rozdíl energie nebo kinetický-termodynamický průběh., nebo hledisko časového měřítka reakcí)

Offline

 

#4 11. 01. 2022 17:41 — Editoval Bedlasky (11. 01. 2022 17:46)

Bedlasky
Místo: Beleriand
Příspěvky: 668
Reputace:   13 
 

Re: Souvislost energie rozpouštění soli ve vodě a snížení teploty tuhnutí

↑ <h1>dydy</h1>:

Každá pevná látka snižuje teplotu tuhnutí a zvyšuje teplotu varu kapaliny. To vůbec nesouvisí s rozpouštěcí entalpií.

Při rozpouštění soli přeci ta sůl nemůže začít krystalizovat zpátky. Když se roztok stane nasycený, tak se víc soli už rozpouštět nebude. Něco jiného je, pokud uděláš nasycený roztok třeba při 80 °C a pak to zchladíš na 20 °C. To Ti pak ta pevná látka z roztoku vykrystalizuje (ve většině případů, ale jsou i látky, jejichž rozpustnost s rostoucí teplotou klesá, třeba Ca(OH)2, CaSO4, sírany lanthanoidů apod.). Zkus si třeba udělat nasycený roztok síranu draselno-hlinitého ve vroucí vodě a pak ho zchladit v lednici. Skoro všechen ten síran Ti vykrystalizuje, protože má dost strmou křivku rozpustnosti. Třeba u NaCl by Ti nevykrystalizovalo skoro nic, u toho se rozpustnost s rostoucí teplotou moc nemění. A zase naopak pokud bys udělala nasycený roztok síranu neodymitého při pokojové teplotě a zahřála ho k varu, tak se Ti téměř všechen vysráží.

<h1>dydy</h1> napsal(a):

Tak to to jsem si neuvědomil (vždyť  jde přece o jiný typ termodnamického děje)
To mě přivádí na takovou myšlenku sporu: v analogii jader atomů když nějaká jaderná reakce potřebuje dodat energii (to je špatně formulované, mělo by jít o celkovou energetickou bilanci, protože fůze neproběhne taky za pokojové teploty), tak vznikne nestabilní  produkt a když uvolňuje energii, znamená to, že původní látka byla nestabilní.

Nechápu vůbec, jak to s tímhle souvisí. Rozpouštění má pramálo společného s jadernými reakcemi.

Offline

 

#5 12. 01. 2022 09:12 — Editoval pietro (12. 01. 2022 09:18)

pietro
Příspěvky: 4691
Reputace:   187 
 

Re: Souvislost energie rozpouštění soli ve vodě a snížení teploty tuhnutí

↑ <h1>dydy</h1>:
Ahoj, ak by si chcel ešte o problematike uvažovať, skús si ju zjednodušiť.
Napr.

Rozdrtený ľad vložíme do kvapalnej vody.

Ľad~soľ
Voda~rozpúšťadlo

Vyhneme sa tak trochu rozmanitým variáciam medzi rôznymi molekulami.

Offline

 

#6 22. 01. 2022 20:36

houbar
Moderátor
Příspěvky: 914
Škola: UPCE, KonzPCE
Pozice: student
Reputace:   42 
 

Re: Souvislost energie rozpouštění soli ve vodě a snížení teploty tuhnutí

Rozpouštění je děj s kladnou entropickou bilancí. Proto může existovat jak takový děj, při kterém se teplo uvolňuje, tak takový děj, při kterém se pohlcuje.

Rozpouštěcí enthalpie bude záviset především na tom, jaké vazby vzniknou při rozpouštění iontů. Pokud jsou vznikající vazby mezi solventem a rozpouštěnou látkou slabší, je rozpouštění endotermické, pokud silnější, je exotermické. Na tom lze dobře vysvětlit, proč se třeba při rozpouštění NaOH uvolňuje teplo - krystalová mřížka NaOH nemá tak pevné vazby jako u jiných látek, uvolňující se OH- skupiny mohou dobře interagovat s molekulami vody za vzniku H-můstků, Na+ se dobře obalí solvatačním obalem z molekul vody...


Doučím M, Ch v okolí Pardubic
Press any key to continue. Alt + F4?

Offline

 
  • Hlavní strana
  • » Chemie
  • » Souvislost energie rozpouštění soli ve vodě a snížení teploty tuhnutí

Zápatí

Powered by PunBB
© Copyright 2002–2005 Rickard Andersson