Kluczowa różnica - energia solwatacji a energia kratowa
Energia solwatacji to zmiana energii Gibbsa rozpuszczalnika, gdy substancja rozpuszczona jest rozpuszczona w tym rozpuszczalniku. Energia kratowa to albo ilość energii uwalnianej podczas tworzenia sieci z jonów, albo ilość energii potrzebnej do rozbicia sieci. Kluczowa różnica między energią solwatacji a energią sieci krystalicznej polega na tym, że energia solwatacji powoduje zmianę entalpii podczas rozpuszczania substancji rozpuszczonej w rozpuszczalniku, podczas gdy energia sieciowa daje zmianę entalpii podczas tworzenia (lub rozpadu) sieci.
ZAWARTOŚĆ
1. Przegląd i kluczowe różnice
2. Co to jest energia solwatacji
3. Co to jest energia kratowa
4. Porównanie obok siebie - energia solwatacji a energia kratowa w formie tabelarycznej
5. Podsumowanie
Co to jest energia solwatacyjna?
Energia solwatacji to zmiana energii Gibbsa, gdy jon lub cząsteczka jest przenoszona z próżni (lub fazy gazowej) do rozpuszczalnika. Solwatacja to interakcja między rozpuszczalnikiem a cząsteczkami lub jonami substancji rozpuszczonej. Substancja rozpuszczona to związek, który ma zostać rozpuszczony w rozpuszczalniku. Niektóre substancje rozpuszczone składają się z cząsteczek, podczas gdy inne zawierają jony.
Interakcja między cząstkami rozpuszczalnika i substancji rozpuszczonej determinuje wiele właściwości substancji rozpuszczonej. Np. Rozpuszczalność, reaktywność, kolor itp. Podczas procesu solwatacji cząsteczki substancji rozpuszczonej są otoczone cząsteczkami rozpuszczalnika tworzącymi kompleksy solwatacyjne. Gdy rozpuszczalnikiem biorącym udział w tej solwatacji jest woda, proces nazywa się hydratacją.
Podczas procesu solwatacji powstają różne typy wiązań i oddziaływań chemicznych; wiązania wodorowe, oddziaływania jonowo-dipolowe i siły Van der Waala. Uzupełniające właściwości rozpuszczalnika i substancji rozpuszczonej określają rozpuszczalność substancji rozpuszczonej w rozpuszczalniku. Na przykład polarność jest głównym czynnikiem określającym rozpuszczalność substancji rozpuszczonej w rozpuszczalniku. Polarne substancje rozpuszczają się dobrze w polarnych rozpuszczalnikach. Niepolarne substancje rozpuszczone dobrze rozpuszczają się w niepolarnych rozpuszczalnikach. Ale rozpuszczalność polarnych substancji rozpuszczonych w rozpuszczalnikach niepolarnych (i odwrotnie) jest słaba.
Rysunek 01: Solwatacja kationu sodu w wodzie
Jeśli chodzi o termodynamikę, solwatacja jest możliwa (spontaniczna) tylko wtedy, gdy energia Gibbsa końcowego roztworu jest niższa niż indywidualne energie Gibbsa rozpuszczalnika i substancji rozpuszczonej. Dlatego energia swobodna Gibbsa powinna mieć wartość ujemną (energia swobodna Gibbsa układu powinna być zmniejszona po utworzeniu roztworu). Solwatacja obejmuje różne kroki z różnymi energiami.
- Utworzenie wnęki rozpuszczalnika, aby zrobić miejsce na substancje rozpuszczone. Jest to niekorzystne termodynamicznie, ponieważ zmniejsza się interakcje między cząsteczkami rozpuszczalnika i zmniejsza się entropia.
- Oddzielenie rozpuszczonej cząstki od masy jest również niekorzystne termodynamicznie. Dzieje się tak, ponieważ interakcje między substancją rozpuszczoną i substancją rozpuszczoną są zmniejszone.
- Oddziaływania rozpuszczalnik-substancja rozpuszczona zachodzą, gdy substancja rozpuszczona wchodzi do wnęki rozpuszczalnika, co jest korzystne termodynamicznie.
Energia solwatacji jest również znana jako entalpia solwatacji. Przydatne jest wyjaśnienie rozpuszczania niektórych sieci przestrzennych w rozpuszczalnikach, podczas gdy niektóre sieci nie. Zmiana entalpii roztworu jest różnicą między energiami uwalniania substancji rozpuszczonej z masy i łączenia substancji rozpuszczonej z rozpuszczalnikiem. Jeśli jon ma ujemną wartość zmiany entalpii roztworu, oznacza to, że jest bardziej prawdopodobne, że jon rozpuści się w tym rozpuszczalniku. Wysoka wartość dodatnia wskazuje, że prawdopodobieństwo rozpuszczenia jonu jest mniejsze.
Co to jest energia kratowa?
Energia sieci jest miarą energii zawartej w sieci krystalicznej związku, równą energii, która zostałaby uwolniona, gdyby jony składowe zostały zebrane razem z nieskończoności. Energię sieciową związku można również zdefiniować jako ilość energii potrzebną do rozbicia jonowego ciała stałego na atomy w fazie gazowej.
Jonowe ciała stałe są bardzo stabilnymi związkami ze względu na entalpie tworzenia cząsteczek jonowych wraz ze stabilnością wynikającą z energii sieciowej struktury ciała stałego. Ale energii sieci nie można zmierzyć eksperymentalnie. Dlatego do określenia energii sieci jonowych ciał stałych stosuje się cykl Borna-Habera. Przed narysowaniem cyklu Born-Haber należy zrozumieć kilka terminów.
- Energia jonizacji - ilość energii potrzebnej do usunięcia elektronu z neutralnego atomu gazu
- Powinowactwo elektronowe - ilość energii, która jest uwalniana, gdy elektron jest dodawany do neutralnego atomu gazu
- Energia dysocjacji - ilość energii potrzebna do rozbicia związku na atomy lub jony.
- Energia sublimacji - ilość energii potrzebnej do przekształcenia ciała stałego w jego parę
- Ciepło formowania - zmiana energii, gdy związek powstaje z jego elementów.
- Prawo Hessa - Prawo, które mówi, że ogólną zmianę energii danego procesu można określić, dzieląc go na różne etapy.
Rysunek 02: Cykl Borna-Habera dla tworzenia fluorku litu (LiF)
Cykl Borna-Habera można podać za pomocą następującego równania.
Ciepło tworzenia = ciepło atomizacji + energia dysocjacji + suma energii jonizacji + suma powinowactwa elektronów + energia sieci
Następnie energię sieciową związku można otrzymać, zmieniając to równanie w następujący sposób.
Energia siatki = ciepło tworzenia - {ciepło atomizacji + energia dysocjacji + suma energii jonizacji + suma powinowactwa elektronów}
Jaka jest różnica między energią solwatacyjną a energią kratową?
Porównaj środek artykułu przed tabelą
Energia solwatacyjna a energia kratowa |
|
| Energia solwatacji to zmiana energii Gibbsa, gdy jon lub cząsteczka jest przenoszona z próżni (lub fazy gazowej) do rozpuszczalnika. | Energia sieci jest miarą energii zawartej w sieci krystalicznej związku, równą energii, która zostałaby uwolniona, gdyby jony składowe zostały zebrane razem z nieskończoności. |
| Zasada | |
| Energia solwatacji daje zmianę entalpii podczas rozpuszczania substancji rozpuszczonej w rozpuszczalniku. | Energia kratowa daje zmianę entalpii podczas tworzenia (lub rozpadu) sieci. |
Podsumowanie - Energia solwatacyjna a energia kratowa
Energia solwatacji to zmiana entalpii układu podczas solwatacji substancji rozpuszczonej w rozpuszczalniku. Energia kraty to ilość energii uwolnionej podczas tworzenia sieci lub ilość energii potrzebna do rozbicia sieci. Różnica między energią solwatacji a energią sieci polega na tym, że energia solwatacji daje zmianę entalpii podczas rozpuszczania substancji rozpuszczonej w rozpuszczalniku, podczas gdy energia sieci daje zmianę entalpii podczas tworzenia (lub rozpadu) sieci.
