¿Por qué la disolución de NH4NO3 en agua produce una disminución de la temperatura de la solución?

El nitrato de amonio sólido está compuesto de iones de amonio (NH4 +) e iones de nitrato (NO3-) unidos por enlaces iónicos en una red cristalina muy compacta.

Cuando el nitrato de amonio sólido entra en contacto con el agua, las moléculas de agua polar interactuarán con estos iones y atraerán iones individuales de la estructura reticular, que eventualmente se descompone. p.ej;-

NH4NO3 (s) —— → NH4 + (aq) + NO3- (aq)

Para romper los enlaces iónicos que mantienen unidas las celosías se requiere energía, que se absorbe del ambiente circundante, haciendo que la solución se enfríe.

Se genera algo de calor cuando los iones de amonio y nitrato interactúan con las moléculas de agua (reacción exotérmica), pero este calor es mucho menor que el requerido para que las moléculas de agua rompan los fuertes enlaces iónicos en el nitrato de amonio sólido. Por lo tanto, la disolución general del nitrato de amonio en el agua es fuertemente endotérmica.

Por esta razón, el nitrato de amonio sólido se usa en compresas frías comerciales.

En realidad, la disolución de NH4NO3 en el agua dará como resultado un aumento de la temperatura de la solución, ya que esta reacción es exotérmica ya que los iones NH4 y N03 interactúan con las moléculas de agua, la energía liberada en interacción con las moléculas de agua es mayor que la energía absorbida para romper los enlaces iónicos. entre NH4 y NO3, lo que conduce a una liberación neta de energía y, por lo tanto, a un aumento de la temperatura de la solución.

El nitrato de amonio (NH4NO3) se disocia en sus iones en el agua. Este proceso absorbe energía de su entorno, por lo tanto, es endotérmico y reduce la temperatura del agua. Aquí hay un video decente que muestra el proceso:

Hago una demostración simple en mi clase, pongo nitrato de amonio y agua en un pequeño matraz Erlenmeyer, y lo coloco en un pequeño pedazo de madera contrachapada en la que previamente puse agua. El proceso congelará realmente el agua entre el tablero y el matraz, y cuando levante el matraz, el tablero se moverá con el matraz.

Debe ser que la energía requerida para romper la red en el sólido es mayor que la energía liberada cuando los iones se disuelven en el solvente. Y así, la energía debe ser absorbida del entorno para facilitar el proceso. Esto disminuye la temperatura de los alrededores (y el termómetro es parte de los alrededores).

Para agregar a las otras respuestas.

Debido a que el amoníaco es una base débil, no permanece como iones NH4 +, sino que se equilibra con el gas de amoníaco disuelto.

NH4 + = NH3 + H +

Por lo tanto, hay más iones de hidrógeno y la solución es ácida, no neutra, como sería el caso de sales como el NaCl.