1モルのイオンが大量の水に溶解し、その過程で無限に希薄な溶液が形成されるときに放出されるエネルギーの量 Mz+(g) + mH2O↔ Mz+(aq) ここで、Mz+(aq) は水分子に囲まれたイオンを表します溶液中に分散し、水和エンタルピーと呼ばれ、Hhyd と略されます。この表から、原子番号が大きくなるにつれてイオンのサイズが小さくなり、その結果、水和値の絶対エンタルピーが減少することが明らかです。
熱力学では、水和エンタルピー (Hhyd) は、1 モルの気体イオンが十分な量の水に溶解して、1 バールの圧力の標準条件下で無限希釈溶液を作るときに発生するエンタルピーの変化です (無限希釈とは、溶質は熱変化を引き起こさない)。
たとえば、塩を水に溶かすと、最も外側のイオン (格子の端にあるイオン) が格子から離れ、周囲の水分子に覆われます。水溶性塩は、水和エネルギーが格子エネルギー以上のものです。これは水溶性と呼ばれます。溶媒和のプロセスは、水和エネルギーが格子エネルギーよりも高いことが知られている塩で発生し、熱の形でエネルギーの放出が見られます。 CaCl2（無水塩化カルシウム）を水に溶かすと、水がある程度温まります。たとえば、塩化カルシウムの六水和物である CaCl2 6.H2O は、溶解すると水を冷やします。格子エネルギーを完全に克服できないため、水和プロセスによって失われたエネルギーを補うために、周囲の環境から水を抽出する必要があります。
溶液のエンタルピー変化
溶液のエンタルピー変化は、1 モルのイオン性物質が水に溶解して無限希釈の溶液を形成するときに発生するエンタルピーの変化です。解のエンタルピーは、状況に応じて負または正のいずれかになります。別の言い方をすれば、吸熱的に溶解するイオン性物質 (NaCl など) と、発熱的に溶解するもの (KCl、NaCl など) (NaOH など) があります。
十分に過剰な水がある場合、無限に希釈された溶液は、追加の水を追加してもそれ以上の熱が吸収または発生されない溶液として説明できます。塩化ナトリウム結晶 1 モルを過剰の水に溶解すると、溶液のエンタルピー変化は +3.9 kJ mol-1 となり、正の値になります。シフトは、本質的に穏やかな吸熱性です。その結果、溶液の温度が元の水の温度よりもわずかに低くなると予測するのは合理的です。
水和エンタルピーに影響する機能
水和熱:イオン電荷と水和半径
通常の水和エンタルピー変動 (Hhyd) に影響を与えるのは、水分子に引き付けられるイオンの量です。イオン電荷と放射線の引力は、これに影響を与える 2 つの要因です。
イオン半径
水素化物は、イオン半径の減少の結果として、特に発熱性になります。
溶液では、より小さいイオンの電荷密度が高くなり、その結果、水分子と溶液中のイオンの間のイオン双極子相互作用の引力が大きくなります。その結果、水和するにつれてより多くのエネルギーが放出され、Hydride の発熱特性が増加します。
たとえば、硫酸マグネシウム (MgSO4) は、水 (BaSO4) に溶解すると硫酸バリウム (BaSO4) よりも毒性が高くなります
両方の化合物が硫酸塩 (SO42-) イオンを含むという事実に基づいて、イオン濃度の変化は、MgSO4 中のマグネシウム イオン (Mg2+) と BaSO4 中のバリウム イオン (Ba2+) の存在に起因するに違いありません。
マグネシウムは第 2 族元素に分類されます。
バリウムは第 2 族元素に分類されます。
つまり、Mg2+ イオンは Ba2+ イオンよりもサイズが大幅に小さいということです。
その結果、イオン Mg2+ の引力は非常に高くなります。
したがって、MgSO4 の水和の標準エンタルピーは、BaSO4 の水和のエンタルピーよりも有害です。
結論
水和エンタルピーは、1 モルの気体イオンが 1 モルの水で希釈されたときに放出されるエネルギーの量として定義されます。これは、溶媒が水である場合の溶媒和のエンタルピーと考えることができます。水和エネルギーとも呼ばれる水和エンタルピーは常に負であり、その値は吸収された水の量によって決まります。
水は、その構造に正 (H 原子) と負 (O 原子) の両方の極が存在するため、極性溶媒として分類されます。イオン性化合物 (NaCl など) が水に溶解するとすぐに、複合体の固体構造が崩壊し、イオン Na+ と Cl– が互いに分離されます。
このエネルギーを水和エンタルピーで表すと、M+(g) と M+(aq) の違いは、M+(aq) ではイオンが水分子に取り囲まれ、水分子との結合が弱いことです。 .
