O que é o calor da solução?

O calor da solução, também conhecido como mudança de entalpia da solução, é a mudança na entalpia que ocorre quando um determinado soluto é dissolvido em um solvente para formar uma solução. Entalpia é um termo usado na termodinâmica para descrever a energia em um sistema. Não se pode medir diretamente a entalpia total de um sistema, portanto a alteração na entalpia é usada para medições como o calor da solução, em vez da entalpia total do sistema. Existem vários processos que ocorrem quando um soluto é dissolvido em uma solução, e cada um é capaz de alterar a entalpia da solução. Em muitos casos, uma variedade de ligações químicas é quebrada e novas ligações são formadas, as quais resultam em uma mudança de entalpia.

Existem três aspectos principais da dissolução de um soluto em um solvente que contribuem para o calor da solução. Primeiro, quando o soluto é adicionado, as interações químicas que ligam as moléculas do soluto se quebram, o que requer o consumo de alguma energia. Em seguida, as atrações químicas que ligam as moléculas de solvente também quebram à medida que as moléculas de soluto entram no sistema, novamente exigindo consumo de energia. Por fim, depois que essas atrações são quebradas, novas interações entre as moléculas do solvente e do soluto são formadas, resultando na liberação de alguma energia.

Os dois primeiros aspectos da dissolução requerem entrada de energia e são chamados de processos endotérmicos. O terceiro, pelo qual as atrações se formam entre as moléculas do solvente e do soluto, é chamado de processo exotérmico, pois libera energia para o sistema. Para determinar o calor total da solução, pode-se simplesmente calcular a soma de cada alteração de entalpia. Em alguns casos, as duas primeiras partes da dissolução requerem mais energia do que a formação de novas atrações, resultando em um processo endotérmico em geral. Em outros, a liberação final de energia é maior que a energia necessária para quebrar as atrações soluto-soluto e solvente-solvente, de modo que o processo é exotérmico em geral.

Também é possível medir o calor da solução com base nas mudanças de temperatura em uma solução. Um processo predominantemente exotérmico libera energia no sistema e, portanto, aumenta a temperatura da solução. Um processo principalmente endotérmico, por outro lado, consumirá energia e, portanto, reduzirá a temperatura da reação. Se alguém conhece várias propriedades do soluto e do solvente com antecedência, pode-se usar a mudança de temperatura para determinar o calor da solução com razoável precisão.