為何室溫下甲醇和水混合會發熱,而乙腈和水混合溫度卻會降低?

時間 2021-06-04 05:20:51

1樓:

將甲醇和乙腈看做溶質,水為溶劑,其實問題就是:為什麼有的物質溶解會吸熱/放熱?

這可以從體系的焓變來解釋。

溶解(Solvation)涉及三個過程:

1) 破壞溶質-溶質分子間吸引力。這是吸熱(endothermic)過程。對於氯化鈉等晶體,可以查它們的晶格能。

2) 破壞溶劑-溶劑分子間吸引力。也是吸熱過程。

3) 形成溶劑-溶質分子間吸引力。這是放熱(exothermic)過程。

顯然,當過程1和2所需的能量大於過程3產生的能量時,則溶解過程吸熱。反之,溶解過程放熱。

所以,查一下相關資料就可以判斷是吸熱還是放熱。

當然,資料是實驗測出來的,用資料解釋等於「用我的實驗證明你的實驗現象」,沒多大意思。

題主已經通過實驗了解,甲醇和水混溶放熱,乙腈和水混溶吸熱。所以真正的問題是:為什麼資料是這樣的?或者,能不能用直觀的經驗解釋?

也就是說,乙腈分子間、乙腈-水分子間不能形成氫鍵。所以相對於水,乙腈分子間作用力很弱(體現為沸點低、黏度小等等)。乙腈和水混溶時,大量水分子間氫鍵被破壞,而新的分子間作用力形成所補充的能量不足以彌補。

所以乙腈-水混溶是吸熱的。

水加入水中的情況:氫鍵的破壞與形成是處在動態平衡的。所以溫度不變。

甲醇分子間、甲醇與水分子間也存在氫鍵。問題便轉換成:這兩種氫鍵與水分子間氫鍵的強弱問題了。

問題又變得複雜。純水中存在氫鍵構成的水分子團簇,甲醇中也類似,所以二者混合還必須考慮熵的變化。

未完待續。

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