¿Qué es el calor de la solución?
El calor de solución, también conocido como cambio de solución de entalpía, es el cambio de entalpía que ocurre cuando un soluto dado se disuelve en un solvente para formar una solución. Entalpía es un término utilizado en termodinámica para describir la energía en un sistema. No se puede medir directamente la entalpía total de un sistema, por lo que el cambio en la entalpía se usa para mediciones como el calor de la solución en lugar de la entalpía total del sistema. Hay varios procesos que ocurren cuando un soluto se disuelve en una solución, y cada uno puede cambiar la entalpía de la solución. En muchos casos, se rompe una variedad de enlaces químicos y se forman nuevos enlaces, todo lo cual resulta en un cambio de entalpía.
Hay tres aspectos principales de la disolución de un soluto en un solvente que contribuyen al calor de la solución. Primero, cuando se agrega el soluto, las interacciones químicas que unen las moléculas del soluto se rompen, lo que requiere el consumo de algo de energía. A continuación, las atracciones químicas que unen las moléculas de solvente también se rompen cuando las moléculas de soluto ingresan al sistema, lo que nuevamente requiere consumo de energía. Finalmente, después de que se rompen estas atracciones, se forman nuevas interacciones entre el solvente y las moléculas de soluto, lo que resulta en la liberación de algo de energía.
Los dos primeros aspectos de la disolución requieren un aporte de energía y se denominan procesos endotérmicos. El tercero, por el cual se forman atracciones entre las moléculas de solvente y soluto, se conoce como un proceso exotérmico, ya que libera energía en el sistema. Para determinar el calor total de la solución, uno simplemente puede tomar la suma de cada cambio de entalpía. En algunos casos, las dos primeras partes de disolución requieren más aporte de energía que la formación de nuevas emisiones de atracciones, lo que resulta en un proceso endotérmico en general. En otros, la liberación final de energía es mayor que la energía requerida para romper las atracciones soluto-soluto y solvente-solvente, por lo que el proceso es exotérmico en general.
También es posible medir el calor de la solución en función de los cambios de temperatura en una solución. Un proceso predominantemente exotérmico liberará energía al sistema y, por lo tanto, aumentará la temperatura de la solución. Un proceso principalmente endotérmico, por otro lado, consumirá energía y, por lo tanto, reducirá la temperatura de la reacción. Si se conocen de antemano varias propiedades del soluto y el disolvente, se puede usar el cambio de temperatura para determinar el calor de la solución con una precisión razonable.