Ključna razlika - Energija solvatacije u odnosu na energiju rešetke
Energija otapanja je promjena Gibbsove energije otapala kada se otopljena tvar otopi u tom otapalu. Energija rešetke je ili količina energije koja se oslobađa tijekom stvaranja rešetke od iona ili količina energije potrebna za razbijanje rešetke. Ključna razlika između energije otapanja i energije rešetke je u tome što energija otapanja daje promjenu entalpije pri otapanju otopljene tvari u otapalu, dok energija rešetke daje promjenu entalpije pri stvaranju (ili raspadu) rešetke.
SADRŽAJ
1. Pregled i ključna razlika
2. Što je energija solvatacije
3. Što je energija rešetke
4. Usporedna usporedba - Energija solvatacije vs energija rešetke u tabličnom obliku
5. Sažetak
Što je energija solvatacije?
Energija otapanja je promjena Gibbsove energije kada se ion ili molekula prenese iz vakuuma (ili plinske faze) u otapalo. Solvatacija je interakcija između otapala i molekula ili iona otopljene tvari. Otopljena tvar je spoj koji će se otopiti u otapalu. Neke se otopljene tvari sastoje od molekula, dok neke sadrže ione.
Interakcija između čestica otapala i otopljene tvari određuje mnoga svojstva otopljene tvari. Primjer: topljivost, reaktivnost, boja itd. Tijekom procesa solvatacije, čestice otopljene tvari okružene su molekulama otapala koje tvore komplekse solvatacije. Kada je otapalo koje je uključeno u ovu solvataciju voda, postupak se naziva hidratacija.
Tijekom postupka solvatacije stvaraju se različite vrste kemijskih veza i interakcija; vodikove veze, ionsko-dipolne interakcije i Van der Waalove sile. Komplementarna svojstva otapala i otopljene tvari određuju topljivost otopljene tvari u otapalu. Na primjer, polaritet je glavni čimbenik koji određuje topljivost otopljene tvari u otapalu. Polarne otopljene tvari dobro se otapaju u polarnim otapalima. Nepolarne otopljene tvari dobro se otapaju u nepolarnim otapalima. No, topljivost polarnih otopljenih tvari u nepolarnim otapalima (i obrnuto) je slaba.
Slika 01: Solvatacija natrijevog kationa u vodi
Što se tiče termodinamike, solvatacija je moguća (spontana) samo ako je Gibbsova energija konačne otopine niža od pojedinačne Gibbsove energije otapala i otopljene tvari. Stoga bi Gibbsova slobodna energija trebala biti negativna vrijednost (Gibbsova slobodna energija sustava trebala bi se smanjiti nakon stvaranja otopine). Solvatacija uključuje različite korake s različitim energijama.
- Stvaranje šupljine otapala kako bi se stvorilo prostora za otopljene tvari. To je termodinamički nepovoljno, jer kad se smanji interakcija između molekule otapala i smanji entropija.
- Odvajanje čestice otopljene tvari od glavnine također je termodinamički nepovoljno. To je zato što su smanjene interakcije otopljene tvari i otopljene tvari.
- Interakcije otapala i otopljene tvari odvijaju se kad otopljena tvar uđe u šupljinu otapala termodinamički povoljno.
Energija solvatacije poznata je i kao entalpija solvatacije. Korisno je objasniti otapanje nekih rešetki u otapalima, dok neke ne. Promjena entalpije otopine razlika je između energija oslobađanja otopljene tvari iz mase i kombiniranja otopljene tvari s otapalom. Ako ion ima negativnu vrijednost za entalpijsku promjenu otopine, to znači da je vjerojatnije da će se ion otopiti u tom otapalu. Visoka pozitivna vrijednost ukazuje na to da je manja vjerojatnost da se ion otopi.
Što je rešetkasta energija?
Energija rešetke je mjera energije sadržane u kristalnoj rešetki spoja, jednaka energiji koja bi se oslobodila kad bi se ioni komponente spojili iz beskonačnosti. Energija rešetke spoja također se može definirati kao količina energije potrebna za razgradnju ionske krutine na njene atome u plinovitoj fazi.
Jonske krutine su vrlo stabilni spojevi zbog entalpija stvaranja ionskih molekula, zajedno sa stabilnošću zbog energije rešetke čvrste strukture. No, energiju rešetke nije moguće eksperimentalno izmjeriti. Stoga se Born-Haberov ciklus koristi za određivanje energije rešetke ionskih krutina. Prije crtanja Born-Haberovog ciklusa treba razumjeti nekoliko pojmova.
- Energija jonizacije - Količina energije potrebna za uklanjanje elektrona iz neutralnog atoma u plinovitom
- Afinitet prema elektronu - Količina energije koja se oslobađa kada se elektranu doda neutralni atom u plinovitom
- Energija disocijacije - količina energije potrebna da se spoj razdvoji na atome ili ione.
- Sublimacijska energija - količina energije potrebna za pretvaranje krutine u njezinu paru
- Toplina nastajanja - Promjena energije kada se spoj tvori od njegovih elemenata.
- Hessov zakon - zakon koji kaže da se ukupna promjena energije određenog procesa može odrediti raščlanjivanjem procesa u različite korake.
Slika 02: Born-Haberov ciklus za stvaranje litij-fluorida (LiF)
Born-Haberov ciklus može se dati sljedećom jednadžbom.
Toplina nastajanja = toplina raspršivanja + energija disocijacije + zbroj energija ionizacije + zbroj afiniteta elektrona + energija rešetke
Tada se energija rešetke spoja može dobiti preuređivanjem ove jednadžbe na sljedeći način.
Energija rešetke = toplina nastajanja - {toplina raspršivanja + energija disocijacije + zbroj energija ionizacije + zbroj afiniteta elektrona}
Koja je razlika između energije otapanja i energije rešetke?
Diff Article Sredina prije tablice
Energija solvatacije vs energija rešetke |
|
| Energija otapanja je promjena Gibbsove energije kada se ion ili molekula prenese iz vakuuma (ili plinske faze) u otapalo. | Energija rešetke je mjera energije sadržane u kristalnoj rešetki spoja, jednaka energiji koja bi se oslobodila kad bi se ioni komponente spojili iz beskonačnosti. |
| Načelo | |
| Energija otapanja daje promjenu entalpije pri otapanju otopljene tvari u otapalu. | Energija rešetke daje promjenu entalpije prilikom formiranja (ili sloma) rešetke. |
Sažetak - Energija solvatacije vs energija rešetke
Energija otapanja je promjena entalpije sustava tijekom otapanja otopljene tvari u otapalu. Energija rešetke je količina energije koja se oslobađa tijekom stvaranja rešetke ili količina energije potrebna za razbijanje rešetke. Razlika između energije otapanja i energije rešetke je u tome što energija otapanja daje promjenu entalpije pri otapanju otopljene tvari u otapalu, dok energija rešetke daje promjenu entalpije pri stvaranju (ili raspadu) rešetke.
