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Aunque
hasta ahora nos hemos centrado en los efectos de la energía térmica que
resultan de las reacciones químicas, muchos procesos físicos, como el
derretimiento del hielo o la condensación de un vapor, también implican la
absorción o liberación de calor. Los cambios de entalpía también ocurren cuando
un soluto se disuelve en un solvente o cuando se diluye una solución. Veamos
estos dos procesos físicos relacionados, que involucran calor de solución y
calor de dilución.
Calor de solución de un
sólido iónico
En la gran
mayoría de los casos, disolver un soluto en un solvente produce un cambio de
calor mensurable. A presión constante, el cambio de calor es igual al cambio de
entalpía. El calor de la solución, o entalpía de la solución, ∆Hsln, es el calor generado o absorbido
cuando una cierta cantidad de soluto se disuelve en una cierta cantidad de
solvente. La cantidad ∆Hsln representa la diferencia entre la entalpía de
la solución final y las entalpías de sus componentes originales Hcom
(es decir, soluto y solvente) antes de que se mezclen. Por lo tanto,
No se
pueden medir ni Hsln ni Hcom, pero su diferencia, ∆Hsln, se puede determinar fácilmente en
un calorímetro de presión constante como el de taza de café. Al igual que otros
cambios de entalpía, el ∆Hsln.
👉 es positivo para los procesos endotérmicos (que absorben
calor) y
👉 negativo para los
procesos exotérmicos (que generan calor).
El proceso
por el cual se disuelven los sólidos ionicos involucra un proceso a dos pasos,
👉 el
primero es el rompimiento de la organización iónica que involucra una energía llamada
energía reticular U.
👉 el
segundo paso es la integración de los iones desorganizados a la red acuosa por
interacciónes entre los monopolos y las moléculas de agua, proceso que requiere
de una energía hidratante ∆Hhdr.
Al aplicar
la ley de Hess a la energía de la solución, podemos expresarla como la suma de
las energías reticular e hidratante.
Tabla 13‑1. Entalpías o calores de disolución de algunos compuestos ionicos comunes
Calor de disolución de un
sólido iónico
En este
contexto disolver una solución es agregarle agua, por ende ¿Cómo se comporta
energéticamente una solución al disoverse? El calor de dilución es el cambio de
calor asociado con el proceso de dilución. Si un determinado proceso de
solución es endotérmico y la solución se diluye posteriormente, la misma
solución absorberá más calor del entorno. Lo contrario es válido para un
proceso de solución exotérmica: se liberará más calor si se agrega más solvente
para diluir la solución. Por lo tanto, tenga siempre cuidado al trabajar en un
procedimiento de dilución en el laboratorio, algunos solutos pueden comportarse
violentamente al solo agregarles agua, siendo los mas famosos, los ácidos
concentrados como el sulfúrico.
Diluyendo el ácido
sulfúrico
Diluir ácido sulfúrico concentrado con agua libera una cantidad considerable de calorías en los alrededores. Este proceso es tan exotérmico que nunca debe intentar diluir el ácido concentrado agregándole agua. El calor generado podría hacer que la solución ácida hierva y salpique, y créanme cuando les digo que nadie quiere gotas de ácido sulfúrico volando por un pasillo estrecho de laboratorio lleno de gente. El procedimiento recomendado es agregar el ácido concentrado lentamente al agua (mientras se agita constantemente).
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