朋友們,不知道大家在生活中有沒有注意到一些神奇的現(xiàn)象:當(dāng)我們把食鹽放入水中攪拌,水溫似乎沒有什么明顯變化;但要是把硝酸銨固體加到水里,杯子外壁會變得涼涼的;而將氫氧化鈉溶解于水,溶液的溫度卻會迅速升高。這些看似平常的溶解過程,背后卻隱藏著一個(gè)有趣的化學(xué)秘密 —— 物質(zhì)溶解時(shí)的熱量變化。今天,咱們就一起來深入聊聊這個(gè)奇妙的話題。
可溶的物質(zhì)在溶解時(shí),常常會使溶液的溫度發(fā)生改變。這表明有些物質(zhì)在溶解時(shí)會出現(xiàn)吸熱現(xiàn)象,有些物質(zhì)在溶解時(shí)則會出現(xiàn)放熱現(xiàn)象。就好比我們在冬天喝熱水,熱水會讓我們感到溫暖,這是因?yàn)闊崴芙鈺r(shí)放出了熱量。那物質(zhì)溶解時(shí)為什么會產(chǎn)生這樣不同的熱量效果呢?
其實(shí),當(dāng)溶質(zhì)溶解時(shí),必然會伴隨兩個(gè)重要的過程:溶質(zhì)粒子的擴(kuò)散過程和溶質(zhì)粒子的水合過程。溶質(zhì)粒子的擴(kuò)散過程,簡單來說,就是溶質(zhì)的分子或離子要互相分離,分散到溶劑中去,這個(gè)過程就像我們把一堆緊密堆積的積木拆開,需要消耗能量,所以一定是吸收熱量的。而溶質(zhì)粒子的水合過程,則是溶質(zhì)的分子或離子與溶劑分子相互作用,生成溶劑化物,這個(gè)過程就像是積木找到了新的組合伙伴,會釋放出能量,所以一定是放出熱量的。
也就是說,在物質(zhì)溶解的過程中,吸熱和放熱這兩個(gè)過程必然是同時(shí)發(fā)生的,只是吸收和放出的熱量各不相同。對于有的溶質(zhì)溶解時(shí),擴(kuò)散過程吸收的熱量小于水合過程放出的熱量,整體上就表現(xiàn)為溶液的溫度升高,像我們前面提到的氫氧化鈉溶解就是這種情況。反之,如果擴(kuò)散過程吸收的熱量大于水合過程放出的熱量,溶液的溫度就會降低,硝酸銨的溶解便是如此。還有一些物質(zhì),比如氯化鈉,它在溶解時(shí)擴(kuò)散過程吸收的熱量和水合過程放出的熱量大致相等,所以溶液的溫度就不會發(fā)生明顯變化 。