Klíčový rozdíl - Solvation Energy vs Lattice Energy
Solvation energy is the change in the Gibbs energy of a solvent when a solute is solvent in that solvent. Energie mřížky je buď množství energie uvolněné během tvorby mřížky z iontů, nebo množství energie potřebné k rozbití mřížky. Klíčovým rozdílem mezi solvatační energií a energií mřížky je to, že solvatační energie dává změnu entalpie při rozpouštění rozpuštěné látky v rozpouštědle, zatímco energie mřížky dává změnu entalpie při tvorbě (nebo rozpadu) mřížky.
OBSAH
1. Přehled a klíčový rozdíl
2. Co je to energie rozpouštění
3. Co je energie mřížky
4. Porovnání vedle sebe - energie rozpouštění vs energie mřížky ve formě tabulky
5. Souhrn
Co je to Solvation Energy?
Solvatační energie je změna Gibbsovy energie, když je iont nebo molekula přenesena z vakua (nebo plynné fáze) do rozpouštědla. Solvation je interakce mezi rozpouštědlem a molekulami nebo ionty rozpuštěné látky. Rozpuštěná látka je sloučenina, která se rozpustí v rozpouštědle. Některé rozpuštěné látky se skládají z molekul, zatímco jiné obsahují ionty.
Interakce mezi rozpouštědlem a částicemi rozpuštěné látky určuje mnoho vlastností rozpuštěné látky. Příklad: rozpustnost, reaktivita, barva atd. Během procesu solvatace jsou částice rozpuštěné látky obklopeny molekulami rozpouštědla, které tvoří solvatační komplexy. Když je rozpouštědlem zapojeným do této solvatace voda, proces se nazývá hydratace.
Během procesu solvatace se tvoří různé typy chemických vazeb a interakcí; vodíkové vazby, interakce iontů a dipólů a Van der Waalovy síly. Doplňkové vlastnosti rozpouštědla a rozpuštěné látky určují rozpustnost rozpuštěné látky v rozpouštědle. Například polarita je hlavním faktorem, který určuje rozpustnost rozpuštěné látky v rozpouštědle. Polární rozpuštěné látky se dobře rozpouštějí v polárních rozpouštědlech. Nepolární rozpuštěné látky se dobře rozpouštějí v nepolárních rozpouštědlech. Rozpustnost polárních látek v nepolárních rozpouštědlech (a naopak) je však špatná.
Obrázek 01: Rozpuštění kationtu sodíku ve vodě
Pokud jde o termodynamiku, solvatace je možná (spontánní), pouze pokud je Gibbsova energie konečného roztoku nižší než jednotlivé Gibbsovy energie rozpouštědla a rozpuštěné látky. Gibbsova volná energie by proto měla být záporná hodnota (Gibbsova volná energie systému by měla být snížena po vytvoření roztoku). Solvatace zahrnuje různé kroky s různými energiemi.
- Vytvoření dutiny rozpouštědla, aby se vytvořil prostor pro rozpuštěné látky. To je termodynamicky nepříznivé, protože když se sníží interakce mezi molekulou rozpouštědla a sníží se entropie.
- Oddělení částice rozpuštěné látky od objemu je také termodynamicky nepříznivé. Je to proto, že interakce solute-solute jsou sníženy.
- Interakce rozpouštědla a rozpuštěné látky probíhají, když rozpustná látka vstupuje do dutiny rozpouštědla, je termodynamicky příznivá.
Solvatační energie je také známá jako entalpie solvatace. Je užitečné vysvětlit rozpuštění některých mřížek v rozpouštědlech, zatímco některé mřížky ne. Změna entalpie roztoku je rozdíl mezi energiemi uvolňování rozpuštěné látky z objemu a kombinování rozpuštěné látky s rozpouštědlem. Pokud má ion zápornou hodnotu pro změnu entalpie v roztoku, znamená to, že je pravděpodobnější, že se iont v tomto rozpouštědle rozpustí. Vysoká kladná hodnota znamená, že je méně pravděpodobné, že se iont rozpustí.
Co je to Lattice Energy?
Energie mřížky je míra energie obsažené v krystalové mřížce sloučeniny, která se rovná energii, která by se uvolnila, kdyby byly ionty složek spojeny z nekonečna. Mřížovou energii sloučeniny lze také definovat jako množství energie potřebné k rozpadu iontové pevné látky na její atomy v plynné fázi.
Iontové pevné látky jsou velmi stabilní sloučeniny v důsledku entalpií tvorby iontových molekul spolu se stabilitou v důsledku mřížkové energie pevné struktury. Energii mřížky však nelze měřit experimentálně. Proto se k určení mřížkové energie iontových pevných látek používá Born-Haberův cyklus. Před nakreslením Born-Haberova cyklu je třeba porozumět několika pojmům.
- Ionizační energie - Množství energie potřebné k odstranění elektronu z neutrálního atomu v plynném skupenství
- Elektronová afinita - Množství energie, které se uvolní, když se elektron přidá k neutrálnímu atomu v plynném skupenství
- Disociační energie - Množství energie potřebné k rozdělení sloučeniny na atomy nebo ionty.
- Sublimační energie - Množství energie potřebné k přeměně pevné látky na její páru
- Teplo formace - změna energie, když je sloučenina vytvořena z jejích prvků.
- Hessův zákon - Zákon, který stanoví, že celkovou změnu energie určitého procesu lze určit rozdělením procesu do různých kroků.
Obrázek 02: Born-Haberův cyklus pro tvorbu fluoridu lithného (LiF)
Born-Haberův cyklus může být dán následující rovnicí.
Vznikající teplo = atomizační teplo + disociační energie + součet ionizačních energií + součet elektronových afinit + mřížková energie
Poté lze mřížkovou energii sloučeniny získat přeuspořádáním této rovnice následujícím způsobem.
Energie mřížky = formovací teplo - {atomizační teplo + disociační energie + součet ionizačních energií + součet elektronových afinit}
Jaký je rozdíl mezi solvatační energií a mřížkovou energií?
Rozdílný článek uprostřed před tabulkou
Solvation Energy vs Lattice Energy |
|
| Rozpouštěcí energie je změna Gibbsovy energie, když je iont nebo molekula přenesena z vakua (nebo plynné fáze) do rozpouštědla. | Energie mřížky je míra energie obsažené v krystalové mřížce sloučeniny, která se rovná energii, která by se uvolnila, kdyby byly ionty složek spojeny z nekonečna. |
| Zásada | |
| Solvatační energie dává změnu entalpie při rozpouštění rozpuštěné látky v rozpouštědle. | Energie mřížky dává změnu entalpie při tvorbě (nebo rozpadu) mřížky. |
Shrnutí - Solvation Energy vs Lattice Energy
Solvatační energie je změna entalpie systému během solvatace solutu v rozpouštědle. Mřížová energie je množství energie uvolněné během vytváření mřížky nebo množství energie potřebné k rozbití mřížky. Rozdíl mezi solvatační energií a energií mřížky spočívá v tom, že solvatační energie dává změnu entalpie při rozpouštění rozpuštěné látky v rozpouštědle, zatímco energie mřížky dává změnu entalpie při tvorbě (nebo rozpadu) mřížky.
