Kľúčový rozdiel - solvatačná energia vs mriežková energia
Solvatačná energia je zmena Gibbsovej energie rozpúšťadla, keď je v tomto rozpúšťadle rozpustená rozpustená látka. Mriežková energia je buď množstvo energie uvoľnenej počas tvorby mriežky z iónov, alebo množstvo energie potrebné na rozloženie mriežky. Kľúčový rozdiel medzi solvatačnou energiou a mriežkovou energiou spočíva v tom, že solvatačná energia dáva zmenu entalpie pri rozpúšťaní rozpustenej látky v rozpúšťadle, zatiaľ čo mriežková energia dáva zmenu entalpie pri vzniku (alebo rozpade) mriežky.
OBSAH
1. Prehľad a kľúčový rozdiel
2. Čo je to solvatačná energia
3. Čo je to mriežková energia
4. Porovnanie vedľa seba - solvatačná energia vs mriežková energia v tabuľkovej forme
5. Zhrnutie
Čo je to Solvation Energy?
Solvatačná energia je zmena Gibbsovej energie, keď sa ión alebo molekula prenáša z vákua (alebo z plynnej fázy) na rozpúšťadlo. Rozpúšťanie je interakcia medzi rozpúšťadlom a molekulami alebo iónmi rozpustenej látky. Rozpustená látka je zlúčenina, ktorá sa má rozpustiť v rozpúšťadle. Niektoré rozpustené látky sú zložené z molekúl, zatiaľ čo iné obsahujú ióny.
Interakcia medzi rozpúšťadlom a časticami rozpustenej látky určuje mnoho vlastností rozpustenej látky. Príklad: rozpustnosť, reaktivita, farba atď. Počas procesu solvatácie sú častice rozpustenej látky obklopené molekulami rozpúšťadla, ktoré tvoria solvatačné komplexy. Keď je rozpúšťadlom zúčastneným na tejto solvatácii voda, proces sa nazýva hydratácia.
Počas procesu solvatácie sa vytvárajú rôzne typy chemických väzieb a interakcií; vodíkové väzby, interakcie ión-dipól a Van der Waalove sily. Doplnkové vlastnosti rozpúšťadla a rozpustenej látky určujú rozpustnosť rozpustenej látky v rozpúšťadle. Napríklad polarita je hlavným faktorom, ktorý určuje rozpustnosť rozpustenej látky v rozpúšťadle. Polárne rozpustené látky sa dobre rozpúšťajú v polárnych rozpúšťadlách. Nepolárne rozpustené látky sa dobre rozpúšťajú v nepolárnych rozpúšťadlách. Rozpustnosť polárnych rozpustených látok v nepolárnych rozpúšťadlách (a naopak) je však zlá.
Obrázok 01: Rozpúšťanie sodíka vo vode
Pokiaľ ide o termodynamiku, solvatácia je možná (spontánna), iba ak je Gibbsova energia konečného roztoku nižšia ako jednotlivé Gibbsove energie rozpúšťadla a rozpustenej látky. Preto by Gibbsova voľná energia mala byť záporná hodnota (Gibbsova voľná energia systému by sa mala po vytvorení roztoku znížiť). Solvátovanie zahrnuje rôzne kroky s rôznymi energiami.
- Vytvorenie dutiny rozpúšťadla, aby sa vytvoril priestor pre rozpustené látky. To je termodynamicky nepriaznivé, pretože keď sa znížia interakcie medzi molekulou rozpúšťadla a zníži sa entropia.
- Termodynamicky nepriaznivé je aj oddelenie častice rozpustenej látky od objemu. Je to tak preto, lebo interakcie medzi látkou a látkou sú znížené.
- Interakcie rozpúšťadlo-látka sa uskutočňujú, keď látka vstupuje do dutiny rozpúšťadla, je termodynamicky priaznivá.
Solvatačná energia je tiež známa ako entalpia solvatácie. Je užitočné vysvetliť rozpustenie niektorých mriežok v rozpúšťadlách, zatiaľ čo niektoré mriežky nie. Zmena entalpie roztoku je rozdiel medzi energiami uvoľňovania rozpustenej látky z objemu a kombinácie rozpustenej látky s rozpúšťadlom. Ak má ión zápornú hodnotu pre zmenu entalpie v roztoku, znamená to, že je pravdepodobnejšie, že sa ión v tomto rozpúšťadle rozpustí. Vysoká pozitívna hodnota naznačuje, že je menej pravdepodobné, že sa ión rozpustí.
Čo je to mriežková energia?
Mriežková energia je mierou energie obsiahnutej v kryštálovej mriežke zlúčeniny, ktorá sa rovná energii, ktorá by sa uvoľnila, keby sa ióny zložiek spojili z nekonečna. Mriežkovú energiu zlúčeniny možno tiež definovať ako množstvo energie potrebnej na rozloženie iónovej tuhej látky na jej atómy v plynnej fáze.
Iónové tuhé látky sú veľmi stabilné zlúčeniny v dôsledku entalpií tvorby iónových molekúl spolu so stabilitou v dôsledku mriežkovej energie pevnej štruktúry. Ale mriežková energia sa nedá experimentálne merať. Preto sa na určenie mriežkovej energie iónových pevných látok používa Born-Haberov cyklus. Pred nakreslením Born-Haberovho cyklu je potrebné pochopiť niekoľko pojmov.
- Ionizačná energia - množstvo energie potrebné na odstránenie elektrónu z neutrálneho atómu v plynnom skupenstve
- Elektrónová afinita - množstvo energie, ktoré sa uvoľní, keď sa elektrón pridá k neutrálnemu atómu v plynnom skupenstve
- Disociačná energia - množstvo energie potrebné na rozdelenie zlúčeniny na atómy alebo ióny.
- Sublimačná energia - množstvo energie potrebnej na premenu tuhej látky na paru
- Teplo formácie - zmena energie, keď je zlúčenina tvorená z jej prvkov.
- Hessov zákon - Zákon, ktorý uvádza, že celkovú zmenu energie určitého procesu je možné určiť rozdelením procesu do rôznych krokov.
Obrázok 02: Born-Haberov cyklus pre tvorbu fluoridu lítneho (LiF)
Born-Haberov cyklus môžeme určiť nasledujúcou rovnicou.
Tvorivé teplo = atomizačné teplo + Disociačná energia + súčet ionizačných energií + súčet elektrónových afinít + mriežková energia
Potom možno mriežkovú energiu zlúčeniny získať preusporiadaním tejto rovnice nasledujúcim spôsobom.
Mriežková energia = tvorivé teplo - {atomizačné teplo + disociačná energia + súčet ionizačných energií + súčet elektrónových afinít}
Aký je rozdiel medzi solvatačnou energiou a mriežkovou energiou?
Rozdielny článok v strede pred tabuľkou
Solvation Energy vs Lattice Energy |
|
| Solvatačná energia je zmena Gibbsovej energie, keď sa ión alebo molekula prenáša z vákua (alebo z plynnej fázy) na rozpúšťadlo. | Mriežková energia je mierou energie obsiahnutej v kryštálovej mriežke zlúčeniny, ktorá sa rovná energii, ktorá by sa uvoľnila, keby sa ióny zložiek spojili z nekonečna. |
| Princíp | |
| Solvatačná energia dáva zmenu entalpie pri rozpúšťaní rozpustenej látky v rozpúšťadle. | Energia mriežky dáva zmenu entalpie pri vzniku (alebo rozpade) mriežky. |
Zhrnutie - Solvation Energy vs Lattice Energy
Solvatačná energia je zmena entalpie systému v priebehu solvatácie rozpustenej látky v rozpúšťadle. Mriežková energia je množstvo energie uvoľnenej počas tvorby mriežky alebo množstvo energie potrebné na jej rozpadnutie. Rozdiel medzi solvatačnou energiou a mriežkovou energiou spočíva v tom, že solvatačná energia dáva zmenu entalpie pri rozpúšťaní rozpustenej látky v rozpúšťadle, zatiaľ čo mriežková energia dáva zmenu entalpie pri vzniku (alebo rozpade) mriežky.
