Rozdiel medzi energiou solvácie a energiou mriežky

Kľúčový rozdiel - energia riešenia proti Energia mriežky
 

Energia solvatácie je zmena Gibbsovej energie rozpúšťadla, keď je solut v tomto rozpúšťadle rozpustený. Energia mriežky je buď množstvo energie uvoľnenej počas vytvárania mriežky z iónov, alebo množstvo energie potrebnej na rozloženie mriežky. kľúčový rozdiel medzi energiou solvatácie a energiou mriežky je to Solvatačná energia dáva zmenu entalpie pri rozpúšťaní rozpustenej látky v rozpúšťadle, zatiaľ čo energia mriežky poskytuje zmenu entalpie pri vytváraní (alebo rozklade) mriežky..

OBSAH

1. Prehľad a kľúčový rozdiel
2. Čo je energia riešenia
3. Čo je energia mriežky
4. Porovnanie bok po boku - energia rozpúšťania vs. energia mriežky v tabuľkovej forme
5. Zhrnutie

Čo je energia riešenia?

Solvatačná energia je zmena Gibbsovej energie, keď je ión alebo molekula prevedená z vákua (alebo plynnej fázy) do rozpúšťadla. Rozpustenie je interakcia medzi rozpúšťadlom a molekulami alebo iónmi rozpustenej látky. Solut je zlúčenina, ktorá sa rozpustí v rozpúšťadle. Niektoré soluty sú zložené z molekúl, zatiaľ čo iné obsahujú ióny.

Interakcia medzi časticami rozpúšťadla a rozpustenej látky určuje mnohé vlastnosti rozpustenej látky. Príklad: rozpustnosť, reaktivita, farba atď. Počas procesu solvatácie sú častice rozpustenej látky obklopené molekulami rozpúšťadla, ktoré tvoria solvatačné komplexy. Ak je rozpúšťadlom zahrnutým v tejto solvatácii voda, tento proces sa nazýva hydratácia.

Počas procesu solvatácie sa tvoria rôzne typy chemických väzieb a interakcií; vodíkové väzby, iónové dipólové interakcie a Van der Waalove sily. Rozpustnosť rozpustenej látky v rozpúšťadle určuje doplnkové vlastnosti rozpúšťadla a rozpustenej látky. Napríklad polarita je hlavným faktorom, ktorý určuje rozpustnosť rozpustenej látky v rozpúšťadle. Polárne rozpustené látky sa dobre rozpúšťajú v polárnych rozpúšťadlách. Nepolárne rozpustené látky sa dobre rozpúšťajú v nepolárnych rozpúšťadlách. Rozpustnosť polárnych rozpustených látok v nepolárnych rozpúšťadlách (a naopak) je však zlá.

Obrázok 01: Rozpustenie katiónu sodného vo vode

Pokiaľ ide o termodynamiku, solvatácia je možná (spontánna) iba vtedy, ak je Gibbsova energia konečného roztoku nižšia ako energia jednotlivých Gibbsových rozpúšťadiel a rozpustených látok. Preto by Gibbsova voľná energia mala byť záporná hodnota (Gibbsova voľná energia systému by sa mala po vytvorení roztoku znížiť). Solvatácia zahŕňa rôzne kroky s rôznymi energiami.

1. Vytvorenie dutiny rozpúšťadla na vytvorenie priestoru pre rozpustené látky. To je termodynamicky nepriaznivé, pretože keď sa znížia interakcie medzi molekulou rozpúšťadla a zníži sa entropia.
2. Oddelenie častice rozpustenej látky od objemu je tiež termodynamicky nepriaznivé. Je to preto, že interakcie solut-solut sú znížené.
3. K interakciám solut-solut dochádza, keď solut vstúpi do dutiny rozpúšťadla je termodynamicky výhodný.

Energia solvatácie je tiež známa ako entalpia solvatácie. Je užitočné vysvetliť rozpustenie niektorých mreží v rozpúšťadlách, zatiaľ čo niektoré nie. Zmena entalpie roztoku je rozdiel medzi energiami uvoľňovania rozpustenej látky z objemu a kombináciou rozpustenej látky s rozpúšťadlom. Ak má ión zápornú hodnotu pre zmenu entalpie roztoku, znamená to, že je pravdepodobnejšie, že sa v tomto rozpúšťadle rozpustí. Vysoká kladná hodnota znamená, že sa ión menej pravdepodobne rozpustí.

Čo je energia mriežky?

Mrežová energia je mierou energie obsiahnutej v kryštalickej mriežke zlúčeniny, ktorá sa rovná energii, ktorá by sa uvoľnila, keby ióny zložiek boli spojené z nekonečna. Mriežková energia zlúčeniny môže byť tiež definovaná ako množstvo energie potrebné na rozloženie iónovej pevnej látky na jej atómy v plynnej fáze.

 Iónové pevné látky sú veľmi stabilné zlúčeniny v dôsledku entalpií tvorby iónových molekúl spolu so stabilitou v dôsledku mriežkovej energie tuhej štruktúry. Energiu mriežky však nemožno experimentálne merať. Preto a Born-Haberov cyklus sa používa na stanovenie energie mriežky iónových pevných látok. Pred nakreslením Born-Haberovho cyklu je potrebné porozumieť niekoľkým pojmom.

1. Ionizačná energia - množstvo energie potrebné na odstránenie elektrónu z neutrálneho atómu v plynnom skupenstve
2. Elektrónová afinita - množstvo energie, ktoré sa uvoľní, keď sa elektrón pridá k neutrálnemu atómu v plynnom skupenstve
3. Disociačná energia - množstvo energie potrebné na rozdelenie zlúčeniny na atómy alebo ióny.
4. Sublimačná energia - množstvo energie potrebné na premenu tuhej látky na jej paru
5. Teplo formácie - zmena energie, keď je zlúčenina tvorená z jej prvkov.
6. Hessov zákon - zákon, ktorý uvádza, že celková zmena energie určitého procesu sa dá určiť rozdelením procesu do rôznych krokov..

Obrázok 02: Born-Haberov cyklus na tvorbu fluoridu lítneho (LiF)

Born-Haberov cyklus je daný nasledujúcou rovnicou.

Teplo formácie = teplo atomizácie + disociačná energia + súčet ionizačných energií + súčet elektrónových afinít + energia mriežky

Potom je možné získať mriežkovú energiu zlúčeniny preskupením tejto rovnice nasledujúcim spôsobom.

Energia mriežky = teplo tvoriace sa - teplo atomizácie + disociačná energia + súčet ionizačných energií + súčet elektrónových afinít

Aký je rozdiel medzi energiou rozpúšťania a energiou mriežky?

Energia riešenia vs energia mriežky
Solvatačná energia je zmena v Gibbsovej energii, keď je ión alebo molekula prevedená z vákua (alebo plynnej fázy) na rozpúšťadlo.	Energia mriežky je mierou energie obsiahnutej v kryštálovej mriežke zlúčeniny, ktorá sa rovná energii, ktorá by sa uvoľnila, keby ióny zložiek boli spojené z nekonečna.
zásada
Energia z rozpúšťania dáva zmenu entalpie pri rozpúšťaní rozpustenej látky v rozpúšťadle.	Energia mriežky poskytuje zmenu entalpie pri vytváraní (alebo zrútení) mriežky.

zhrnutie - Energia riešenia proti Energia mriežky

Energia solvatácie je zmena entalpie systému počas solvatácie solutu v rozpúšťadle. Energia mriežky je množstvo energie uvoľnenej počas vytvárania mriežky alebo množstvo energie potrebnej na rozloženie mriežky. Rozdiel medzi solvatačnou energiou a energiou mriežky je v tom, že solvatačná energia dáva zmenu entalpie pri rozpúšťaní rozpustenej látky v rozpúšťadle, zatiaľ čo energia mriežky poskytuje zmenu entalpie pri vytváraní (alebo rozklade) mriežky..

referencie:

1. „Energia mriežky.“ chem.purdue.edu. K dispozícii tu 
2.Mezinárodná únia čistej a aplikovanej chémie. „Solvatačná energia.“ IUPAC Gold Book - solvatačná energia. K dispozícii tu 
3. "solvatácie." Wikipedia, Wikimedia Foundation, 5. marca 2018. K dispozícii tu

S láskavým dovolením:

1.Na + H2O'By daňovník (public domain) prostredníctvom Commons Wikimedia  
2.'Born-Haberov cyklus LiF'By Jkwchui - Vlastná práca, (CC BY-SA 3.0) prostredníctvom Commons Wikimedia