Ключевое различие - энергия сольватации против энергии решетки
Энергия сольватации - это изменение энергии Гиббса растворителя, когда растворенное вещество растворяется в этом растворителе. Энергия решетки - это либо количество энергии, высвободившееся при образовании решетки из ионов, либо количество энергии, необходимое для разрушения решетки. Ключевое различие между энергией сольватации и энергией решетки состоит в том, что энергия сольватации дает изменение энтальпии при растворении растворенного вещества в растворителе, тогда как энергия решетки дает изменение энтальпии при образовании (или разрушении) решетки.
СОДЕРЖАНИЕ
1. Обзор и основные различия
2. Что такое энергия сольватации
3. Что такое энергия решетки
4. Сравнение бок о бок - энергия сольватации и энергия решетки в табличной форме
5. Резюме
Что такое сольватационная энергия?
Энергия сольватации - это изменение энергии Гиббса, когда ион или молекула переносятся из вакуума (или газовой фазы) в растворитель. Сольватация - это взаимодействие между растворителем и молекулами или ионами растворенного вещества. Растворенное вещество - это соединение, которое будет растворяться в растворителе. Некоторые растворенные вещества состоят из молекул, а некоторые содержат ионы.
Взаимодействие между растворителем и частицами растворенного вещества определяет многие свойства растворенного вещества. Пример: растворимость, реакционная способность, цвет и т. Д. В процессе сольватации частицы растворенного вещества окружены молекулами растворителя, образуя сольватационные комплексы. Когда растворителем, участвующим в этой сольватации, является вода, процесс называется гидратацией.
В процессе сольватации образуются различные типы химических связей и взаимодействий; водородные связи, ионно-дипольные взаимодействия и силы Ван-дер-Вааль. Дополнительные свойства растворителя и растворенного вещества определяют растворимость растворенного вещества в растворителе. Например, полярность является основным фактором, определяющим растворимость растворенного вещества в растворителе. Полярные растворенные вещества хорошо растворяются в полярных растворителях. Неполярные растворенные вещества хорошо растворяются в неполярных растворителях. Но растворимость полярных растворенных веществ в неполярных растворителях (и наоборот) низкая.
Рисунок 01: Сольватация катиона натрия в воде
Когда дело доходит до термодинамики, сольватация возможна (спонтанная) только в том случае, если энергия Гиббса конечного раствора ниже индивидуальных энергий Гиббса растворителя и растворенного вещества. Следовательно, свободная энергия Гиббса должна быть отрицательной величиной (после образования раствора свободная энергия Гиббса системы должна уменьшаться). Сольватация включает разные этапы с разной энергией.
- Образование полости для растворителя, чтобы освободить место для растворенных веществ. Это термодинамически невыгодно, потому что, когда взаимодействия между молекулой растворителя уменьшаются, и энтропия уменьшается.
- Отделение частиц растворенного вещества от основной массы также является термодинамически невыгодным. Это потому, что взаимодействие растворенного вещества с растворенным веществом уменьшено.
- Взаимодействие растворитель-растворенное вещество имеет место, когда растворенное вещество попадает в полость растворителя, что является термодинамически благоприятным.
Энергия сольватации также известна как энтальпия сольватации. Полезно объяснить растворение некоторых решеток в растворителях, а некоторых - нет. Изменение энтальпии раствора - это разница между энергиями высвобождения растворенного вещества из массы и объединения растворенного вещества с растворителем. Если ион имеет отрицательное значение изменения энтальпии раствора, это означает, что ион с большей вероятностью растворяется в этом растворителе. Высокое положительное значение указывает на то, что ион растворяется с меньшей вероятностью.
Что такое энергия решетки?
Энергия решетки - это мера энергии, содержащейся в кристаллической решетке соединения, равной энергии, которая высвободилась бы, если бы составляющие ионы были собраны вместе из бесконечности. Энергия решетки соединения также может быть определена как количество энергии, необходимое для разложения твердого ионного вещества на его атомы в газовой фазе.
Ионные твердые тела являются очень стабильными соединениями из-за энтальпий образования ионных молекул наряду со стабильностью, обусловленной энергией решетки твердой структуры. Но экспериментально измерить энергию решетки невозможно. Поэтому цикл Борна-Габера используется для определения энергии кристаллической решетки твердых ионных тел. Прежде чем рисовать цикл Борна-Габера, необходимо понять несколько терминов.
- Энергия ионизации - количество энергии, необходимое для удаления электрона от нейтрального атома в газообразном
- Сродство к электрону - количество энергии, которое высвобождается, когда электрон добавляется к нейтральному атому в газообразном состоянии.
- Энергия диссоциации - количество энергии, необходимое для разрушения соединения на атомы или ионы.
- Энергия сублимации - количество энергии, необходимое для превращения твердого вещества в пар.
- Теплота образования - изменение энергии при образовании соединения из его элементов.
- Закон Гесса - закон, который гласит, что общее изменение энергии определенного процесса можно определить, разбив процесс на разные этапы.
Рисунок 02: Цикл Борна-Габера для образования фторида лития (LiF)
Цикл Борна-Габера можно описать следующим уравнением.
Теплота образования = теплота атомизации + энергия диссоциации + сумма энергий ионизации + сумма сродства к электрону + энергия решетки
Тогда энергию решетки соединения можно получить, переписав это уравнение следующим образом.
Энергия решетки = теплота образования - {теплота атомизации + энергия диссоциации + сумма энергий ионизации + сумма сродства к электрону}
В чем разница между энергией сольватации и энергией решетки?
Различать статью в середине перед таблицей
Энергия сольватации против энергии решетки |
|
| Энергия сольватации - это изменение энергии Гиббса, когда ион или молекула переносятся из вакуума (или газовой фазы) в растворитель. | Энергия решетки - это мера энергии, содержащейся в кристаллической решетке соединения, равной энергии, которая высвободилась бы, если бы составляющие ионы были собраны вместе из бесконечности. |
| Принцип | |
| Энергия сольватации дает изменение энтальпии при растворении растворенного вещества в растворителе. | Энергия решетки дает изменение энтальпии при образовании (или разрушении) решетки. |
Резюме - энергия сольватации против энергии решетки
Энергия сольватации - это изменение энтальпии системы во время сольватации растворенного вещества в растворителе. Энергия решетки - это количество энергии, высвобождаемое при образовании решетки, или количество энергии, необходимое для разрушения решетки. Разница между энергией сольватации и энергией решетки состоит в том, что энергия сольватации дает изменение энтальпии при растворении растворенного вещества в растворителе, тогда как энергия решетки дает изменение энтальпии при образовании (или разрушении) решетки.
