Gruß chemweazle,
Lösungsenthalpie berechnen
ich soll die Lösungsenthalpie von verschiedensten Stoffen berechnen.
Gegeben habe ich die Gitterenergie und Hydratationsenthalpie von SrCl2 und zudem auch, dass sich die Werte auf Lösungsprozesse in Wasser bei 298 K beziehen.
Die Formel lautet zwar "Lösungsenthalpie = Gitterenthalpie + Solvatationsenthalpie", aber ich verstehe nicht ganz, wie man das Wasser bei 298 K miteinbezieht.
Die passende Stoffmenge an Wasser für die Bildung einer 1 molaren Lösung diese Salzes ist schon in der molaren Solvatationsenthalpie(molare Hydratationsenthalpie) berücksichtigt.
Gitterenergie = -1150 kJ/Mol, Hydratationsenthalpie = -2200 kJ/Mol
Man kann sich das Auflösen der Stoffmenge von 1 mol Strontiumchlorid, "thermochemisch gedacht" , in 2 Schritte zerlegen.
1. Schritt
Im ersten Schritt werden 1 mol kristallines SrCl2(s) verdampft(Sublimation).
Hierzu muß Arbeit gegen die Coulomb-Kräfte zwischen den Anionen und Kationen verrichtet werden und zusätzlich auch noch Volumarbeit gegen den Atmosphärendruck verrichtet werden.
D.h. es muß die Gitterenergie plus die Volumenausdehnungsarbeit gegen den Atmosphärendruck zur Sublimation von 1 mol kristallinen Strontiumchlorid aufgebracht, in das System hineingesteckt oder zugeführt werden.
Das ist die für 1 mol zugeführte Gitterenthalpie oder die zugeführte molare Gitterenthalpie.
Reaktionsgleichung
SrCl2(s) + Gitterenthalpie → Sr(2+)(g) + 2 Cl(-)(g)
Die hineinzusteckende molare Gitterenthalpie, ΔHm(Gitter) ist die Summe aus der mit positiven Vorzeichen Gitterenergie, ΔUm(Gitter) plus der Volmenausdehnungsarbeit, pΔV.
Die Ionen treten beim fiktiven Verdampfungsvorgang(Sublimationsvorgang) vom Festkörper(Kristall) in die Gasphase.
Für die zugeführte Volumarbeit gilt: pΔV = ΔnGas *RT
ΔnGas ist die Molzahländerung der gasförmigen Reaktionsteilnehmer.
ΔnGas = nGas(Ende) - nGas(Anfang) = ( 3 - 0 ) mol = 3 mol, siehe die Reaktionsgleichung
Am Anfang vor der Verdampfung liegt nur Feststoff vor, also nGas(Anfang) = 0 mol.
Am Ende, wenn 1 mol Strontiumchlorid komplett verdampft ist, liegen 3 mol Teilchen in der Gasphase vor, es sind 1 mol Strontiumionen und 2 mol Chloridionen.
Die reinzusteckende Volumarbeit
pΔV = 3 * RT, mit T = 298,15 K
$$p\Delta V = 3\cdot \frac{8,314\cdot J}{K\cdot mol}\cdot 298,15\cdot K = 7436,4573\cdot \frac{J}{mol} \approx 7,44\cdot \frac{KJ}{mol}$$
molare Gitterenthalpie, ΔHm(Gitter) = ΔUm(Gitter) + 3 RT
ΔHm(Gitter) = + 1150 kJ/mol + 7,44 kJ/mol = 1157,44 KJ / mol
2. Schritt
Im 2ten fiktiven Schritt stürzen die Ionen, Strontiumkationen und Chloridanionen aus der Gasphase in eine passende Menge Wasser, wobei die Hydratationsenthalpie(Solvatationsenthalpie) frei wird. Die Menge an Wasser sei so gewählt, daß eine 1 molare Lösung von Strontiumchlorid entsteht.
Nun wird die molare Solvatationsenthalpie(molare Hydratationsenthalpie) freigesetzt.
Die Summe der molaren Enthalpiebeiträge der beiden fiktiven Teilreaktionen lautet, die molare, integrale Lösungsenthalpie zur Bildung einer 1 molaren Lösung ist die molare Gitterenthalpie plus die molare Solvatationsenthalpie.
Für die Bildung einer halbmolaren Lösung würde mehr Enthalpie bezogen auf die Stoffmenge des gelösten Salzes frei, als bei konzentrierteren Lösungen.
Reaktionsgleichung
Sr(2+)(g) + 2 Cl(-)(g) + H2O(ausreichende Menge) → Sr(2+)(aq) + 2 Cl(-)(aq)
Nach diesen 2. Schritten ist die 1 molare Strontiumchloridlösung entstanden, wobei 1 mol festes, kristallines Strontiumchlorid eingesetzt wurde.
Nun gilt nun für die integrale, molare Lösungsenthalpie, für eine wäßrige, 1 m-Lösung von SrCl2, ΔSolvHm( SrCl2(aq), 1 mol / l):
ΔSolvHm( SrCl2(aq), 1 mol / l) = 1157,44 KJ / mol + - 2200 KJ /mol = -1042,56 KJ / mol
Strontiumchlorid löst sich exotherm in Wasser.
