Rozdíl mezi energií řešení a energií mřížky

Klíčový rozdíl - energie řešení vs Mřížková energie
 

Energie solvatace je změna Gibbsovy energie rozpouštědla, když je solut rozpuštěn v tomto rozpouštědle. Mřížová energie je buď množství energie uvolněné během vytváření mříže z iontů, nebo množství energie potřebné k rozbití mříže. klíčový rozdíl mezi energií solvatace a energií mříže je to solvatační energie dává změnu entalpie při rozpouštění solutu v rozpouštědle, zatímco energie mříž poskytuje změnu entalpie při tvorbě (nebo rozpadu) mříž.

OBSAH

1. Přehled a klíčový rozdíl
2. Co je Solvation Energy
3. Co je mřížová energie
4. Srovnání bok po boku - energie solvace vs energie mříže v tabulkové formě
5. Shrnutí

Co je Solvation Energy?

Solvatační energie je změna Gibbsovy energie, když je ion nebo molekula přenesena z vakua (nebo plynné fáze) do rozpouštědla. Rozpuštění je interakce mezi rozpouštědlem a molekulami nebo ionty solutu. Solut je sloučenina, která se rozpustí v rozpouštědle. Některé soluty jsou složeny z molekul, zatímco jiné obsahují ionty.

Interakce mezi částicemi rozpouštědla a solutu určuje mnoho vlastností solutu. Příklad: rozpustnost, reaktivita, barva atd. Během procesu solvatace jsou částice rozpuštěné látky obklopeny molekulami rozpouštědla, které tvoří solvatační komplexy. Pokud je rozpouštědlem zapojeným do této solvatace voda, je tento proces nazýván hydratací.

Během procesu solvatace se vytvářejí různé typy chemických vazeb a interakcí; vodíkové vazby, ion-dipólové interakce 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 soluty se dobře rozpouštějí v polárních rozpouštědlech. Nepolární soluty se dobře rozpouští v nepolárních rozpouštědlech. Ale rozpustnost polárních solutů v nepolárních rozpouštědlech (a naopak) je špatná.

Obrázek 01: Rozpuštění kationtu sodného ve vodě

Pokud jde o termodynamiku, solvatace je možná (spontánní), pouze pokud je Gibbsova energie konečného roztoku nižší než energie jednotlivých Gibbsových rozpouštědel a rozpuštěných látek. Proto by měla být Gibbsova volná energie záporná hodnota (Gibbsova volná energie systému by měla být po vytvoření roztoku snížena). Solvatace zahrnuje různé kroky s různými energiemi.

1. Vytvoření dutiny rozpouštědla, aby se vytvořil prostor pro soluty. To je termodynamicky nepříznivé, protože když se interakce mezi molekulou rozpouštědla sníží a entropie se sníží.
2. Oddělení solutové částice od sypké hmoty je také termodynamicky nepříznivé. Je to proto, že interakce solut-solut jsou sníženy.
3. Interakce rozpouštědlo-solut nastávají, když solute vstupuje do dutiny rozpouštědla, je termodynamicky příznivá.

Energie solvatace je také známá jako entalpie solvatace. Je užitečné vysvětlit rozpuštění některých mříží v rozpouštědlech, zatímco některé mřížky ne. Změna entalpie roztoku je rozdíl mezi energií uvolňování solutu z velkého množství a kombinováním solutu s rozpouštědlem. Pokud ion má zápornou hodnotu pro změnu entalpie roztoku, znamená to, že je pravděpodobnější, že se v tomto rozpouštědle rozpustí. Vysoká kladná hodnota znamená, že iont se méně pravděpodobně rozpustí.

Co je mřížová energie?

Mřížová energie je míra energie obsažené v krystalové mřížce sloučeniny, která se rovná energii, která by byla uvolněna, kdyby byly ionty složek přivedeny dohromady z nekonečna. Síťová energie sloučeniny může být také definována 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 experimentálně měřit. Proto Born-Haberův cyklus se používá ke stanovení mřížkové energie iontových pevných látek. Před nakreslením Born-Haberova cyklu je třeba porozumět několika pojmům.

1. Ionizační energie - množství energie potřebné k odstranění elektronu z neutrálního atomu v plynném skupenství
2. Elektronová afinita - množství energie, které se uvolní, když je elektron přidán k neutrálnímu atomu v plynném skupenství
3. Disociační energie - množství energie potřebné k rozdělení sloučeniny na atomy nebo ionty.
4. Sublimační energie - množství energie potřebné k přeměně pevné látky na její páru
5. Teplo formace - změna energie, když je sloučenina tvořena z jejích prvků.
6. Hessův zákon - zákon, který uvádí, že celková změna energie určitého procesu může být určena přerušením procesu do různých kroků.

Obrázek 02: Born-Haberův cyklus pro tvorbu fluoridu lithného (LiF)

Born-Haberův cyklus může být dán následující rovnicí.

Teplo formace = teplo atomizace + disociační energie + součet ionizačních energií + součet afinit elektronů + energie mříž

Potom mřížková energie sloučeniny může být získána přeskupením této rovnice následujícím způsobem.

Síťová energie = teplo tvoření - teplo atomizace + disociační energie + součet ionizačních energií + součet afinit elektronů

Jaký je rozdíl mezi energií solvatace a energií mřížky?

Energie řešení vs energie mříže
Solvatační energie je změna Gibbsovy energie, když je ion nebo molekula přenesena z vakua (nebo plynné fáze) do rozpouštědla.	Mřížová energie je míra energie obsažené v krystalové mřížce sloučeniny, která se rovná energii, která by byla uvolněna, kdyby byly ionty složek přivedeny k sobě z nekonečna.
Zásada
Energie rozpouštění způsobuje změnu entalpie při rozpouštění solutu v rozpouštědle.	Energie mřížky poskytuje změnu entalpie při tvorbě (nebo zhroucení) mříže.

souhrn - Energie řešení vs Mřížková energie

Energie solvatace je změna entalpie systému během solvatace solutu v rozpouštědle. Energie mříže je množství energie uvolněné během vytváření mříže nebo množství energie potřebné k rozbití mříže. Rozdíl mezi energií solvatace a energií mřížky je v tom, že energie solvatace poskytuje změnu entalpie při rozpouštění solutu v rozpouštědle, zatímco energie mřížky dává změnu entalpie při tvorbě (nebo rozpadu) mříže.

Odkaz:

1. „Mřížková energie.“ chem.purdue.edu. K dispozici zde 
2.Mezinárodní unie čisté a aplikované chemie. "Solvatační energie." IUPAC Gold Book - solvatační energie. K dispozici zde 
3. „Řešení“. Wikipedia, Wikimedia Foundation, 5. března 2018. K dispozici zde

Obrázek se svolením:

1.'Na + H2O'By Taxman (Public Domain) prostřednictvím Commons Wikimedia  
2.'Born-Haberův cyklus LiF'By Jkwchui - vlastní práce, (CC BY-SA 3.0) přes Commons Wikimedia