Разница между энергией сольватации и энергией решетки

Ключевое отличие - энергия сольватации против Энергия решетки
 

Энергия сольватации - это изменение энергии Гиббса растворителя при растворении растворенного вещества в этом растворителе. Энергия решетки - это либо количество энергии, выделяемой при образовании решетки из ионов, либо количество энергии, необходимое для разрушения решетки. ключевое отличие между энергией сольватации и энергией решетки является то, 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 отличия
2. Что такое энергия сольватации
3. Что такое энергия решетки
4. Сравнение сторон - энергия сольватации и энергия решетки в табличной форме
5. Резюме

Что такое энергия сольватации?

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. Растворение - 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 растворенные частицы окружены молекулами растворителя, образующими сольватные комплексы. Когда растворитель, участвующий в этой сольватации, представляет собой воду, процесс называется гидратацией..

Различные типы химических связей и взаимодействий образуются в процессе сольватации; водородные связи, ион-дипольные взаимодействия и силы Ван-дер-Ваала. Дополнительные свойства растворителя и растворенного вещества определяют растворимость растворенного вещества в растворителе. Например, полярность является основным фактором, который определяет растворимость растворенного вещества в растворителе. Полярные растворы хорошо растворяются в полярных растворителях. Неполярные растворы хорошо растворяются в неполярных растворителях. Но растворимость полярных растворов в неполярных растворителях (и наоборот) плохая.

Рисунок 01: Растворение катиона натрия в воде.

Когда дело доходит до термодинамики, сольватация возможна (спонтанно) только в том случае, если энергия Гиббса конечного раствора ниже, чем отдельные энергии Гиббса растворителя и растворенного вещества. Следовательно, свободная энергия Гиббса должна иметь отрицательное значение (свободная энергия Гиббса системы должна уменьшаться после образования раствора). В сольватацию входят разные шаги с разными энергиями.

1. Формирование полости растворителя, чтобы освободить место для растворенных веществ. Это термодинамически неблагоприятно, потому что, когда взаимодействия между молекулой растворителя уменьшаются, и энтропия уменьшается.
2. Отделение растворенных частиц от объема также является термодинамически неблагоприятным. Это потому, что взаимодействие растворенного вещества уменьшается.
3. Взаимодействие растворителя и растворенного вещества происходит, когда растворенное вещество входит в полость растворителя, является термодинамически выгодным..

Энергия сольватации также известна как энтальпия сольватации. Полезно объяснить растворение некоторых решеток в растворителях, а некоторые - нет. Изменение энтальпии раствора представляет собой разницу между энергиями высвобождения растворенного вещества из объема и объединения растворенного вещества с растворителем. Если ион имеет отрицательное значение для изменения энтальпии раствора, это указывает на то, что ион с большей вероятностью растворяется в этом растворителе. Высокое положительное значение указывает на то, что ион с меньшей вероятностью растворяется.

Что такое энергия решетки?

Энергия решетки является мерой энергии, содержащейся в кристаллической решетке соединения, равной энергии, которая была бы выделена, если бы составляющие ионы были объединены из бесконечности. Энергия решетки соединения также может быть определена как количество энергии, необходимое для расщепления ионного твердого вещества на его атомы в газовой фазе..

 Ионные твердые вещества являются очень стабильными соединениями из-за энтальпий образования ионных молекул наряду со стабильностью из-за энергии решетки твердой структуры. Но энергия решетки не может быть измерена экспериментально. Следовательно, Цикл Борна-Хабера используется для определения энергии решетки ионных тел. Есть несколько терминов, которые необходимо понять, прежде чем рисовать цикл Борна-Хабера.

1. Энергия ионизации. Количество энергии, необходимое для удаления электрона из нейтрального атома в газообразном состоянии.
2. Сродство к электрону - количество энергии, которое выделяется при добавлении электрона к нейтральному атому в газообразном состоянии.
3. Энергия диссоциации - количество энергии, необходимое для разделения соединения на атомы или ионы..
4. Энергия сублимации - количество энергии, необходимое для превращения твердого вещества в его пары
5. Теплота образования - изменение энергии, когда соединение образуется из его элементов..
6. Закон Гесса. Закон, который гласит, что общее изменение энергии определенного процесса можно определить, разбив процесс на несколько этапов..

Рисунок 02: Цикл Борна-Хабера для образования фторида лития (LiF)

Цикл Борна-Хабера может быть задан следующим уравнением.

Теплота образования = теплота атомизации + энергия диссоциации + сумма энергий ионизации + сумма сродства к электрону + энергия решетки

Тогда энергию решетки соединения можно получить, переставив 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?

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 является мерой энергии, содержащейся в кристаллической решетке соединения, равной энергии, которая была бы выделена, если бы составляющие ионы были объединены 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 Энергия решетки

Энергия сольватации - это изменение энтальпии системы при сольватации растворенного вещества в растворителе. Энергия решетки - это количество энергии, выделяющейся при образовании решетки, или количество энергии, необходимое для разрушения решетки. Разница между энергией сольватации и энергией решетки заключается в том, что энергия растворения дает изменение энтальпии при растворении растворенного вещества в растворителе, тогда как энергия решетки дает изменение энтальпии при образовании (или разрушении) решетки..

Ссылка:

1. «Энергия решетки». chem.purdue.edu. Доступна здесь 
2.Международный союз теоретической и прикладной химии. «Энергия сольватации». Золотая книга ИЮПАК - энергия сольватации. Доступна здесь 
3. «сольватации.» Википедия, Фонд Викимедиа, 5 марта 2018 г. Доступно здесь

Изображение предоставлено:

1.'Na + H2O'By Taxman (Общественное достояние) через Commons Wikimedia  
2. Цикл «Борн-Хабер» LiF'By Jkwchui - собственная работа (CC BY-SA 3.0) с помощью Commons Wikimedia