Diferența cheie – Energia de solvație vs Energia Lattice
Energia de solvație este modificarea energiei Gibbs a unui solvent atunci când o substanță dizolvată este dizolvată în acel solvent. Energia rețelei este fie cantitatea de energie eliberată în timpul formării unei rețele din ioni, fie cantitatea de energie necesară pentru a descompune o rețea. Diferența cheie dintre energia de solvație și energia rețelei este că energia de solvație dă modificarea entalpiei la dizolvarea unei substanțe dizolvate într-un solvent, în timp ce energia rețelei dă schimbarea entalpiei la formarea (sau descompunerea) unei rețele.
Ce este energia de solvație?
Energia de solvație este modificarea energiei Gibbs atunci când un ion sau o moleculă este transferată din vid (sau fază gazoasă) la un solvent. Solvația este interacțiunea dintre un solvent și moleculele sau ionii unei substanțe dizolvate. Solutul este compusul care va fi dizolvat în solvent. Unele substanțe dizolvate sunt compuse din molecule, în timp ce altele conțin ioni.
Interacțiunea dintre solvenți și particulele de dizolvat determină multe dintre proprietățile unei substanțe dizolvate. Ex: solubilitate, reactivitate, culoare etc. În timpul procesului de solvatare, particulele de solut sunt înconjurate de molecule de solvent formând complexe de solvatare. Când solventul implicat în această solvatare este apa, procesul se numește hidratare.
În timpul procesului de solvatare se formează diferite tipuri de legături chimice și interacțiuni; legături de hidrogen, interacțiuni ion-dipol și forțe Van der Waal. Proprietățile complementare ale solventului și ale substanței dizolvate determină solubilitatea unei substanțe dizolvate într-un solvent. De exemplu, polaritatea este un factor major care determină solubilitatea unei substanțe dizolvate într-un solvent. Solvenții polari se dizolvă bine în solvenți polari. Dizolvatele nepolare se dizolvă bine în solvenți nepolari. Dar solubilitatea substanțelor dizolvate polare în solvenți nepolari (și invers) este slabă.
Figura 01: Solvatarea unui cation de sodiu în apă
Când vine vorba de termodinamică, solvatarea este posibilă (spontană) numai dacă energia Gibbs a soluției finale este mai mică decât energiile individuale Gibbs ale solventului și soluției. Prin urmare, energia liberă Gibbs ar trebui să fie o valoare negativă (energia liberă Gibbs a sistemului ar trebui să fie scăzută după formarea soluției). Solvatarea include diferite etape cu diferite energii.
- Formarea unei cavități de solvent pentru a face spațiu pentru substanțe dizolvate. Acest lucru este nefavorabil din punct de vedere termodinamic deoarece atunci când interacțiunile dintre molecula de solvent sunt scăzute, iar entropia este scăzută.
- Separarea particulei de dizolvat din masa este, de asemenea, nefavorabilă termodinamic. Acest lucru se datorează faptului că interacțiunile solut-solut sunt scăzute.
- Interacțiunile solvent-solut au loc atunci când solutul intră în cavitatea solventului este termodinamic favorabil.
Energia de solvație este cunoscută și ca entalpia de solvație. Este util să explicăm dizolvarea unor rețele în solvenți, în timp ce unele rețele nu o fac. Modificarea entalpiei soluției este diferența dintre energiile de eliberare a unei substanțe dizolvate din vrac și de combinare a soluției cu solvent. Dacă un ion are o valoare negativă pentru modificarea entalpiei soluției, indică faptul că ionul este mai probabil să se dizolve în acel solvent. O valoare pozitivă ridicată indică faptul că ionul este mai puțin probabil să se dizolve.
Ce este energia rețelei?
Energia rețelei este o măsură a energiei conținute în rețeaua cristalină a unui compus, egală cu energia care ar fi eliberată dacă ionii componente ar fi reuniți de la infinit. Energia rețelei a unui compus poate fi definită și ca cantitatea de energie necesară pentru a descompune un solid ionic în atomii săi în faza gazoasă.
Solidele ionice sunt compuși foarte stabili datorită entalpiilor de formare a moleculelor ionice împreună cu stabilitatea datorată energiei reticulare a structurii solide. Dar energia rețelei nu poate fi măsurată experimental. Prin urmare, un ciclu Born-Haber este utilizat pentru a determina energia rețelei a solidelor ionice. Există mai mulți termeni care trebuie înțeleși înainte de a trasa un ciclu Born-Haber.
- Energia de ionizare – Cantitatea de energie necesară pentru a îndepărta un electron dintr-un atom neutru din mediul gazos
- Afinitate electronică – Cantitatea de energie care este eliberată atunci când un electron este adăugat la un atom neutru din mediul gazos
- Energie de disociere – cantitatea de energie necesară pentru a desprinde un compus în atomi sau ioni.
- Energia de sublimare – Cantitatea de energie necesară pentru a transforma un solid în vapori
- Căldura de formare – Schimbarea energiei atunci când un compus este format din elementele sale.
- Legea lui Hess – O lege care afirmă că modificarea generală a energiei unui anumit proces poate fi determinată prin împărțirea procesului în diferiți pași.
Figura 02: Ciclul Born-Haber pentru formarea fluorurii de litiu (LiF)
Ciclul Born-Haber poate fi dat de următoarea ecuație.
Caldura de formare=caldura de atomizare + Energia de disociere + suma energiilor de ionizare + suma afinitatilor electronilor + energia retelei
Atunci, energia rețelei a unui compus poate fi obținută prin rearanjarea acestei ecuații după cum urmează.
Energia rețelei=căldură de formare – {căldura de atomizare + Energia de disociere + suma energiilor de ionizare + suma afinităților electronice}
Care este diferența dintre energia de solvație și energia rețelei?
Energia de solvație vs energia rețelei |
|
| Energia de solvație este modificarea energiei Gibbs atunci când un ion sau o moleculă este transferată din vid (sau fază gazoasă) într-un solvent. | Energia rețelei este o măsură a energiei conținute în rețeaua cristalină a unui compus, egală cu energia care ar fi eliberată dacă ionii componente ar fi reuniți de la infinit. |
| Principiul | |
| Energia de solvație dă modificarea entalpiei la dizolvarea unei substanțe dizolvate într-un solvent. | Energia rețelei dă schimbarea entalpiei la formarea (sau defalcarea) unei rețele. |
Rezumat – Energia de solvație vs Energia Lattice
Energia de solvație este modificarea entalpiei unui sistem în timpul solvației unei substanțe dizolvate într-un solvent. Energia rețelei este cantitatea de energie eliberată în timpul formării unei rețele sau cantitatea de energie necesară pentru a descompune o rețea. Diferența dintre energia de solvație și energia rețelei este că energia de solvație dă modificarea entalpiei la dizolvarea unei substanțe dizolvate într-un solvent, în timp ce energia rețelei dă modificarea entalpiei la formarea (sau descompunerea) unei rețele.
