Qu'est-ce que la chaleur de la solution?
La chaleur de la solution, également appelée changement d'enthalpie de solution, est le changement d'enthalpie qui se produit lorsqu'un soluté donné est dissous dans un solvant pour former une solution. Enthalpie est un terme utilisé en thermodynamique pour décrire l'énergie dans un système. On ne peut pas mesurer directement l'enthalpie totale d'un système. Le changement d'enthalpie est donc utilisé pour des mesures telles que la chaleur de la solution plutôt que l'enthalpie totale du système. Plusieurs processus se produisent lorsqu'un soluté est dissous dans une solution et chacun est capable de modifier l'enthalpie de la solution. Dans de nombreux cas, diverses liaisons chimiques sont rompues et de nouvelles liaisons se forment, ce qui entraîne un changement d'enthalpie.
Trois aspects principaux de la dissolution d'un soluté dans un solvant contribuent à la chaleur de la solution. Premièrement, lorsque le soluté est ajouté, les interactions chimiques qui unissent les molécules de soluté se cassent, ce qui nécessite la consommation d’énergie. Ensuite, les attractions chimiques reliant les molécules de solvant se brisent également lorsque les molécules de soluté entrent dans le système, nécessitant à nouveau une consommation d'énergie. Enfin, après la suppression de ces attractions, de nouvelles interactions entre les molécules de solvant et de soluté se forment, générant une libération d'énergie.
Les deux premiers aspects de la dissolution nécessitent un apport d'énergie et sont appelés processus endothermiques. La troisième, par laquelle des attractions se forment entre les molécules de solvant et de soluté, est appelée processus exothermique, car elle libère de l'énergie dans le système. Pour déterminer la chaleur totale de la solution, on peut simplement prendre la somme de chaque changement d'enthalpie. Dans certains cas, les deux premières parties de la dissolution nécessitent plus d’apport d’énergie que la formation de nouvelles attractions, de sorte que le processus est globalement endothermique. Dans d’autres, la libération finale d’énergie est supérieure à celle requise pour rompre les attraits soluté-soluté et solvant-solvant; le processus est donc globalement exothermique.
Il est également possible de mesurer la chaleur de la solution en fonction des changements de température dans une solution. Un processus essentiellement exothermique libèrera de l'énergie dans le système et augmentera donc la température de la solution. En revanche, un processus essentiellement endothermique consomme de l’énergie et réduit donc la température de la réaction. Si l'on connaît à l'avance diverses propriétés du soluté et du solvant, on peut utiliser le changement de température pour déterminer la chaleur de la solution avec une précision raisonnable.