Entalpia de Solução

Uma solução química pode ser definida como uma mistura homogênea. Essa mistura pode ser entre um sólido e um líquido (sal e água ), entre líquidos (álcool e água), entre sólidos (ligas metálicas), entre gases (ar) e entre um gás e um líquido (refrigerante). Porém, no caso do estudo que vamos realizar agora, iremos considerar somente soluções formadas por um sólido dissolvido num líquido.

Quando fazemos esse tipo de mistura pode acontecer em alguns casos de a temperatura do sistema aumentar ou diminuir. Por exemplo, se misturarmos hidróxido de sódio (NaOH) em água, a temperatura da solução irá aumentar (esquentar). No entanto, se o nosso soluto for a uréia (CH4N2O), a solução irá esfriar.

Isso acontece porque a dissolução de um sólido num líquido ocorre em duas etapas:

1ª etapa: Quebra do retículo cristalino:

As moléculas do sólido se atraem eletrostaticamente formando aglomerados iônicos bem organizados, com formas geométricas definidas, denominados retículos cristalinos. Abaixo, temos o retículo cristalino do sal (NaCl):

 Assim, ao ser adicionado num líquido para formar a solução, esse retículo é rompido. Para que isso ocorra é necessário receber certa quantidade de energia, que é chamada de Energia ou Entalpia Reticular (?H_ret). Nesse caso, a entalpia ou energia global do sistema será sempre positiva, já que a entalpia final é maior que a inicial (?H = H_final – H_inicial) e a temperatura do sistema diminui.

2ª etapa: Interação entre partículas do soluto e do solvente:

Se fosse apenas pela etapa anterior, a temperatura das dissoluções sempre deveria diminuir. Entretanto, depois que as partículas do sólido são separadas, ocorre a sua interação com as moléculas do solvente. Quando o solvente é a água, dizemos que ocorre uma hidratação em que o polo positivo da água (H⁺) interage com os íons de carga negativa do soluto, enquanto que o polo negativo da água (OH^-) interage com os íons positivos do soluto.

Para que essa interação ocorra é necessário liberar certa quantidade de energia, que é chamada de Energia ou Entalpia de Hidratação (?H_hid). Visto que se perde calor, a temperatura do sistema aumenta e a entalpia é sempre negativa.

O que vai determinar, então, se a temperatura do sistema irá diminuir ou aumentar será a somatória das entalpias reticular e de hidratação:

Portanto, temos uma dissolução endotérmica (com absorção de calor e com diminuição da temperatura) se a quantidade de energia absorvida (entalpia reticular) for maior que a energia liberada (entalpia de hidratação).

No caso de ocorrer o contrário, a energia absorvida for menor que a energia liberada, teremos uma dissolução exotérmica, com o aumento da temperatura.

As dissoluções endotérmicas precisam absorver mais energia, por isso, o aumento da temperatura facilita a dissolução do soluto. Já nas dissoluções exotérmicas, a diminuição da temperatura facilita a dissolução.