Różnica między energią solwacyjną a energią kratową

Kluczowa różnica - energia solwacji vs Energia kratowa
 

Energia solwatacji to zmiana energii Gibbsa rozpuszczalnika, gdy substancja rozpuszczona zostanie rozpuszczona w tym rozpuszczalniku. Energia kratowa jest albo ilością energii uwalnianej podczas tworzenia sieci z jonów, albo ilością energii wymaganej do rozbicia sieci. The kluczowa różnica między energią solwatacyjną a energią sieci jest to energia solwatacji daje zmianę entalpii podczas rozpuszczania substancji rozpuszczonej w rozpuszczalniku, podczas gdy energia sieci daje zmianę entalpii podczas tworzenia (lub rozpadu) sieci.

ZAWARTOŚĆ

1. Przegląd i kluczowa różnica
2. Czym jest energia solwatacyjna
3. Czym jest energia kratowa
4. Porównanie obok siebie - energia solwatacyjna vs energia kratowa w formie tabelarycznej
5. Podsumowanie

Czym jest energia solwacji?

Energia solwatacyjna 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 zostanie rozpuszczony w rozpuszczalniku. Niektóre substancje rozpuszczone składają się z cząsteczek, a niektóre 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 otoczone są cząsteczkami rozpuszczalnika tworzącymi kompleksy solwatacyjne. Gdy rozpuszczalnikiem biorącym udział w tej solwatacji jest woda, proces nazywa się uwodnieniem.

Podczas procesu solwatacji powstają różne rodzaje wiązań chemicznych i interakcji; wiązania wodorowe, oddziaływania jon-dipol i siły Van der Waala. Uzupełniające właściwości rozpuszczalnika i substancji rozpuszczonej określają rozpuszczalność substancji rozpuszczonej w rozpuszczalniku. Na przykład polarność jest głównym czynnikiem, który determinuje rozpuszczalność substancji rozpuszczonej w rozpuszczalniku. Rozpuszczalniki polarne dobrze rozpuszczają się w rozpuszczalnikach polarnych. Niepolarne substancje rozpuszczone dobrze rozpuszczają się w niepolarnych rozpuszczalnikach. Ale rozpuszczalność polarnych substancji rozpuszczonych w niepolarnych rozpuszczalnikach (i odwrotnie) jest słaba.

Rycina 01: Solwatacja kationu sodu w wodzie

Jeśli chodzi o termodynamikę, solwatacja jest możliwa (spontaniczna) tylko wtedy, gdy energia Gibbsa w końcowym roztworze jest niższa niż poszczególne energie Gibbsa w rozpuszczalniku i substancji rozpuszczonej. Dlatego energia swobodna Gibbsa powinna być wartością ujemną (energia swobodna Gibbs systemu powinna zostać zmniejszona po utworzeniu roztworu). Solvation obejmuje różne etapy o różnych energiach.

1. Tworzenie wnęki rozpuszczalnika w celu utworzenia miejsca dla substancji rozpuszczonych. Jest to niekorzystne termodynamicznie, ponieważ gdy interakcje między cząsteczką rozpuszczalnika są zmniejszone, a entropia zmniejsza się.
2. Oddzielenie rozpuszczonej cząstki od masy jest również niekorzystne termodynamicznie. Jest tak, ponieważ interakcje solute-solute są zmniejszone.
3. Oddziaływania rozpuszczalnik-substancja rozpuszczona zachodzą, gdy substancja rozpuszczona wchodzi do wnęki rozpuszczalnika, co jest korzystne termodynamicznie.

Energia solwatacyjna jest również znana jako entalpia solwatacji. Przydatne jest wyjaśnienie rozpuszczania niektórych sieci w rozpuszczalnikach, podczas gdy niektóre sieci nie. Zmiana entalpii roztworu stanowi różnicę między energiami uwalniania substancji rozpuszczonej z masy a łączeniem substancji rozpuszczonej z rozpuszczalnikiem. Jeśli jon ma wartość ujemną dla zmiany entalpii roztworu, oznacza to, że jon jest bardziej prawdopodobne, że rozpuści się w tym rozpuszczalniku. Wysoka wartość dodatnia wskazuje, że jon ma mniejsze prawdopodobieństwo rozpuszczenia.

Co to jest energia kratowa?

Energia kratowa jest miarą energii zawartej w sieci krystalicznej związku, równej energii, która zostałaby uwolniona, gdyby jony składowe zostały zebrane z nieskończoności. Energię sieciową związku można również zdefiniować jako ilość energii wymaganej do rozbicia jonowego ciała stałego na jego atomy w fazie gazowej.

 Jonowe ciała stałe są bardzo stabilnymi związkami ze względu na entalpie powstawania cząsteczek jonowych wraz ze stabilnością dzięki energii sieciowej struktury stałej. Ale energii sieci nie można zmierzyć eksperymentalnie. Dlatego a Cykl Born-Haber służy do określania energii sieci jonowych ciał stałych. Przed narysowaniem cyklu Born-Haber należy zrozumieć kilka terminów.

1. Energia jonizacji - ilość energii potrzebna do usunięcia elektronu z neutralnego atomu w gazie
2. Powinowactwo elektronowe - ilość energii uwalnianej, gdy elektron jest dodawany do obojętnego atomu w gazie
3. Energia dysocjacji - ilość energii potrzebna do rozbicia związku na atomy lub jony.
4. Energia sublimacyjna - ilość energii potrzebna do przekształcenia ciała stałego w jego parę
5. Ciepło tworzenia - zmiana energii, gdy związek powstaje z jego pierwiastków.
6. Prawo Hessa - prawo, które stwierdza, że ​​ogólną zmianę energii określonego procesu można określić, dzieląc proces na różne etapy.

Rycina 02: Cykl Borna-Habera do tworzenia fluorku litu (LiF)

Cykl Born-Haber można podać za pomocą następującego równania.

Ciepło formacji = ciepło atomizacji + energia dysocjacji + suma energii jonizacji + suma powinowactwa elektronów + energia sieci

Następnie energię sieciową związku można uzyskać, przestawiając to równanie w następujący sposób.

Energia sieci = ciepło formowania - ciepło atomizacji + energia dysocjacji + suma energii jonizacji + suma powinowactwa elektronów

Jaka jest różnica między energią solwatacyjną a energią kratową?

Energia solwacji a energia kraty
Energia solwatacyjna to zmiana energii Gibbsa, gdy jon lub cząsteczka jest przenoszona z próżni (lub fazy gazowej) do rozpuszczalnika.	Energia kratowa jest miarą energii zawartej w sieci krystalicznej związku, równej energii, która zostałaby uwolniona, gdyby jony składowe zostały zebrane z nieskończoności.
Zasada
Energia solwatacji daje zmianę entalpii podczas rozpuszczania substancji rozpuszczonej w rozpuszczalniku.	Energia kratowa daje zmianę entalpii podczas tworzenia (lub rozpadu) sieci.

streszczenie - Energia solwacji vs Energia kratowa

Energia solwatacyjna to zmiana entalpii układu podczas solwatacji substancji rozpuszczonej w rozpuszczalniku. Energia kratowa to ilość energii uwalnianej podczas formowania sieci lub ilość energii potrzebnej do rozbicia sieci. Różnica między energią solwatacyjną 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.

Odniesienie:

1. „Energia kratowa”. chem.purdue.edu. Dostępny tutaj 
2. Międzynarodowy Związek Chemii Czystej i Stosowanej. „Energia solwatacyjna”. Złota Księga IUPAC - energia solwatacyjna. Dostępny tutaj 
3. „Solvation”. Wikipedia, Wikimedia Foundation, 5 marca 2018 r. Dostępne tutaj

Zdjęcie dzięki uprzejmości:

1.'Na + H2O'By Taxman (domena publiczna) przez Commons Wikimedia  
2. Cykl urodzeniowo-haberowy LiF'By Jkwchui - Praca własna (CC BY-SA 3.0) przez Commons Wikimedia