Razlika med energijo raztapljanja in energijo rešetke

Ključna razlika - energija reševanja vs Energijska rešetka
 

Energija raztapljanja je sprememba Gibbsove energije topila, ko se topilo raztopi v tem topilu. Energija rešetke je bodisi količina energije, ki se sprosti med tvorbo rešetke iz ionov, ali količina energije, ki je potrebna za razgradnjo rešetke. The ključna razlika med energijo solvacije in energijo rešetke je to soltacijska energija daje spremembo entalpije pri raztapljanju topljenca v topilu, medtem ko energija rešetke daje spremembo entalpije pri tvorbi (ali razpadu) rešetke..

VSEBINA

1. Pregled in ključne razlike
2. Kaj je energija reševanja
3. Kaj je energija rešetke
4. Primerjava zraven - energija raztapljanja proti energiji rešetke v tabeli
5. Povzetek

Kaj je energija reševanja?

Energija solvacije je sprememba Gibbsove energije, ko se ion ali molekula prenese iz vakuuma (ali plinske faze) v topilo. Reševanje je interakcija med topilom in molekulami ali ioni topljene snovi. Topilo je spojina, ki se bo raztopila v topilu. Nekateri topili so sestavljeni iz molekul, nekateri pa vsebujejo ione.

Medsebojno delovanje med delci topila in topljenca določa številne lastnosti topljene snovi. Na primer: topnost, reaktivnost, barva itd. Med postopkom solvatiranja so topni delci obdani z molekuli topila, ki tvorijo solvacijske komplekse. Ko je topilo, ki je vključeno v to solvacijo, voda, se postopek imenuje hidracija.

Med solvatiranjem nastajajo različne vrste kemičnih vezi in interakcij; vodikove vezi, ionsko-dipolne interakcije in Van der Waalove sile. Komplementarne lastnosti topila in topnosti določajo topnost topljenca v topilu. Na primer, polarnost je glavni dejavnik, ki določa topnost topljenca v topilu. Polarni topili se dobro raztopijo v polarnih topilih. Nepolarna topila se dobro raztopijo v nepolarnih topilih. Toda topnost polarnih topil v nepolarnih topilih (in obratno) je slaba.

Slika 01: Raztapljanje natrijevega kationa v vodi

Kar zadeva termodinamiko, je solvacija možna (spontana) le, če je Gibbsova končna raztopina nižja od posameznih Gibbsovih energij topila in topljene snovi. Zato bi morala biti Gibbsova prosta energija negativna vrednost (Gibbsova prosta energija sistema naj bi se zmanjšala po nastanku raztopine). Solvacija vključuje različne korake z različnimi energijami.

1. Oblikovanje votline s topilom, da se ustvari prostor za topila. To je termodinamično neugodno, ker se med interakcijo med molekulo topila zmanjša in entropija zmanjša.
2. Termodinamično je tudi ločitev topljenega delca od glavnine. To je zato, ker so medsebojno raztopine med soltami zmanjšane.
3. Interakcije med topilom in topilom potekajo, ko topilo vstopi v votlino topila.

Energija solvacije je znana tudi kot entalpija solvacije. Koristno je razložiti raztapljanje nekaterih rešetk v topilih, medtem ko nekatere rešetke ne. Sprememba entalpije raztopine je razlika med energijami sproščanja topljenca iz raztopine in kombiniranjem topljenca s topilom. Če ima ion negativno vrednost za spremembo entalpije raztopine, to pomeni, da je ion bolj raztapljiv v tem topilu. Visoka pozitivna vrednost kaže na to, da se ion manj raztaplja.

Kaj je energija rešetke?

Energija rešetke je merilo energije, vsebovane v kristalni rešetki spojine, enaka energiji, ki bi jo sprostili, če bi se sestavni ioni združili iz neskončnosti. Energijo rešetke spojine lahko definiramo tudi kot količino energije, ki je potrebna za razgradnjo ionske trdne snovi na njene atome v plinasti fazi.

 Ionske trdne snovi so zelo stabilne spojine zaradi entalpij tvorbe ionskih molekul skupaj s stabilnostjo zaradi energije rešetke trdne strukture. Toda energije rešetke ni mogoče eksperimentalno meriti. Zato a Cikel Rojen-Haber se uporablja za določanje energije rešetke ionskih trdnih snovi. Pred risanjem cikla Born-Haber je treba razumeti več pojmov.

1. Ionizacijska energija - Količina energije, ki je potrebna za odstranitev elektrona iz nevtralnega atoma v plinastem stanju
2. Afiniteta elektrona - Količina energije, ki se sprosti ob dodajanju elektrona nevtralnemu atomu v plinu
3. Energija disociacije - količina energije, ki je potrebna, da se spojina razdeli na atome ali ione.
4. Sublimacijska energija - količina energije, potrebna za pretvorbo trdne snovi v njeno paro
5. Toplota tvorbe - Sprememba energije, ko se spojina oblikuje iz njenih elementov.
6. Hess-ov zakon - zakon, ki določa, da se lahko celotna sprememba energije določenega procesa določi tako, da se postopek razdeli na različne korake.

Slika 02: Cikel Born-Haber za nastanek litijevega fluorida (LiF)

Cikel Born-Haber lahko damo z naslednjo enačbo.

Toplota tvorbe = toplota atomizacije + disociacijska energija + seštevek energij ionizacije + vsota afinitet elektronov + energija rešetke

Potem lahko energijo rešetke spojine dobimo tako, da to enačbo preuredimo na naslednji način.

Energija rešetke = toplota tvorbe - toplota atomizacije + disociacijska energija + vsota ionizacijskih energij + vsota afinitet elektronov

Kakšna je razlika med energijo reševanja in energijo rešetke?

Energija reševanja v primerjavi z energijo rešetke
Energija solvacije je sprememba Gibbsove energije, ko se ion ali molekula prenese iz vakuuma (ali plinske faze) v topilo.	Energija rešetke je merilo energije, vsebovane v kristalni rešetki spojine, enako energiji, ki bi se sprostila, če bi se sestavni ioni združili iz neskončnosti.
Načelo
Energija raztopine daje spremembo entalpije pri raztapljanju topljenca v topilu.	Energijska rešetka daje spremembo entalpije pri nastajanju (ali razpadu) rešetke.

Povzetek - Energija reševanja vs Energijska rešetka

Energija raztopine je sprememba entalpije sistema med raztapljanjem topljenca v topilu. Energija rešetke je količina energije, ki se sprosti med oblikovanjem rešetke, ali količina energije, ki je potrebna za razgradnjo rešetke. Razlika med soltacijsko energijo in energijo rešetke je, da solvatična energija povzroči spremembo entalpije pri raztapljanju topil v topilu, medtem ko energija rešetke povzroči spremembo entalpije pri tvorbi (ali razpadu) rešetke..

Referenca:

1. "Reševalna energija." chem.purdue.edu. Na voljo tukaj 
2. Mednarodna zveza čiste in uporabne kemije. "Energija reševanja." Zlata knjiga IUPAC - energija solvacije. Na voljo tukaj 
3. "Rešitev." Wikipedia, fundacija Wikimedia, 5. marca 2018. Na voljo tukaj

Vljudnost slik:

1.'Na + H2O'Ba Taxman (Public Domain) prek Commons Wikimedia  
2.'Born-haber cikel LiF'By Jkwchui - Lastno delo, (CC BY-SA 3.0) prek Commons Wikimedia