Vì sao hòa tan ammonium nitrate có thể làm lạnh nước?
Khám phá mở rộng · Lớp 8–12 · Liên hệ hiện tượng với kiến thức đã học
Khi ammonium nitrate rắn hòa tan trong nước, hỗn hợp có thể lạnh đi vì quá trình hòa tan tổng thể thu nhiệt. Cách nói chính xác là muối rắn đang hòa tan; không phải một dung dịch đã có sẵn tự lạnh mãi.
Tách mạng ion và tạo tương tác mới
Trong tinh thể, các ion hút nhau. Đưa chúng ra khỏi mạng cần năng lượng. Khi các ion được nước bao quanh, những tương tác ion–nước hình thành lại giải phóng năng lượng; sự tổ chức của nước cũng thay đổi.
Với NH₄NO₃ trong điều kiện thường được xét ở túi lạnh, tổng các đóng góp làm enthalpy hòa tan dương. Năng lượng cần thêm được lấy từ chuyển động nhiệt của hỗn hợp và sau đó từ môi trường, nên có thể quan sát nhiệt độ giảm.
Phương trình nói điều gì?
NH₄NO₃(s) → NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq).
Ký hiệu aq chỉ ion trong môi trường nước. Đây không phải phương trình phân hủy ion ammonium hoặc nitrate thành khí; các ion đã có trong tinh thể được phân tán và hydrat hóa.
Ví dụ đời sống là một số túi lạnh tức thời thương mại: thành phần ban đầu được ngăn cách, khi kích hoạt đúng hướng dẫn mới bắt đầu hòa tan. Không phải mọi túi lạnh đều dùng cùng loại muối.
Hiểu lầm và an toàn
Không phải muối nào hòa tan cũng làm lạnh; có chất tỏa nhiệt. Mức giảm nhiệt còn phụ thuộc lượng thực sự hòa tan, lượng nước và trao đổi nhiệt. Hỗn hợp cũng không duy trì lạnh vĩnh viễn sau khi cân bằng với môi trường.
Không mở túi, tự pha chế hoặc gia nhiệt ammonium nitrate. Đây là chất oxy hóa; chỉ sử dụng sản phẩm còn nguyên và đúng hướng dẫn.
Ghi nhớ: Dấu của nhiệt hòa tan đến từ tổng cân bằng năng lượng, không chỉ từ bước phá mạng tinh thể.