Razlika između energije otapanja i energije rešetke

Ključna razlika - energija otapanja vs Energija rešetke
 

Energija otapala je promjena Gibbsove energije otapala kada se u tom otapalu otopi otopljena otopina. Energija rešetke je ili količina energije koja se oslobađa tijekom stvaranja rešetke iz iona ili količina energije koja je potrebna za razgradnju rešetke. ključna razlika između energije solvacije i energije rešetke je to energija solvacije daje promjenu entalpije pri otapanju rastvarača u otapalu, dok energija rešetke daje promjenu entalpije prilikom formiranja (ili propadanja) rešetke.

SADRŽAJ

1. Pregled i ključne razlike
2. Što je energija otapanja
3. Što je energija rešetke
4. Usporedna usporedba - Energija otapanja i energija rešetke u tabelarnom obliku
5. Sažetak

Što je energija otapanja?

Energija otapanja je promjena Gibbsove energije kada se ion ili molekula prenose iz vakuuma (ili plinske faze) u otapalo. Otapanje je interakcija između otapala i molekula ili iona otopljene tvari. Otapalo je spoj koji će se otopiti u otapalu. Neki su otapala sastavljeni od molekula, dok neki sadrže ione.

Međusobno djelovanje otapala i čestica otapala određuje mnoga svojstva rastvora. Npr .: topljivost, reaktivnost, boja, itd. Tijekom procesa otapanja, čestice rastvora okružene su molekulama otapala koje tvore komplekse otapanja. Kada je otapalo koje je uključeno u ovu otopinu voda, postupak se naziva hidratacija.

Različite vrste kemijskih veza i interakcija nastaju tijekom procesa otapanja; vodikove veze, ionsko-dipolne interakcije i Van der Waalove sile. Komplementarna svojstva otapala i topljivosti određuju topljivost rastvarača u otapalu. Na primjer, polaritet je glavni faktor koji određuje topljivost topive tvari u otapalu. Polarni otapala dobro se otapaju u polarnim otapalima. Nepolarni otapala dobro se otapaju u nepolarnim otapalima. Ali topljivost polarnih rastvora u nepolarnim otapalima (i obrnuto) je loša.

Slika 01: Otapanje natrijevog kationa u vodi

Kada je u pitanju termodinamika, otapanje je moguće (spontano) samo ako je Gibbsova energija krajnje otopine niža od pojedinačnih Gibbsovih energija otapala i rastvora. Stoga bi Gibbsova slobodna energija trebala biti negativna vrijednost (Gibbsova energija u sustavu trebala bi se smanjiti nakon stvaranja otopine). Solvacija uključuje različite korake s različitim energijama.

1. Formiranje šupljine otapala kako bi se stvorio prostor za rastvore. To je termodinamički nepovoljno jer kada se interakcije između molekula otapala smanje, a entropija se smanji.
2. Odvajanje otopljene čestice iz mase je također termodinamički nepovoljno. To je zato što se smanjuju interakcije topljive tvari.
3. Interakcije otapalo-otapalo događaju se kada topionik uđe u šupljinu otapala termodinamički povoljno.

Energija otapanja je poznata i kao entalpija solvacije. Korisno je objasniti otapanje nekih rešetki u otapalima, dok neke rešetke ne. Promjena entalpije otopine je razlika između energije oslobađanja rastvora iz mase i kombiniranja rastvora s otapalom. Ako ion ima negativnu vrijednost za entalpijsku promjenu otopine, to ukazuje da je ion vjerojatnije da se otapa u tom otapalu. Visoka pozitivna vrijednost ukazuje na to da se ion manje otapa.

Što je energija rešetke?

Energija rešetke je mjera energije sadržane u kristalnoj rešetki spoja, jednaka energiji koja bi se ispuštala kada bi se ioni komponenata spojili iz beskonačnosti. Energija rešetke spoja se također može definirati kao količina energije koja je potrebna da razbije ionsku krutinu na njegove atome u plinovitoj fazi.

 Ionska kruta tvar su vrlo stabilni spojevi zbog entalpije stvaranja ionskih molekula, kao i stabilnosti zbog rešetkaste energije krute građe. No, energija rešetke ne može se eksperimentalno mjeriti. Stoga, a Rođen-Haber ciklus koristi se za određivanje energije rešetke ionske krute tvari. Potrebno je razumjeti nekoliko pojmova prije crtanja ciklusa Born-Haber.

1. Energija ionizacije - Količina energije potrebne za uklanjanje elektrona iz neutralnog atoma u plinovima
2. Afinitet elektrona - Količina energije koja se oslobađa kada se elektron doda u neutralni atom u plinovima
3. Energija disocijacije - Količina energije potrebna za razdvajanje spoja na atome ili ione.
4. Energija sublimacije - količina energije potrebna za pretvaranje krute tvari u njenu paru
5. Toplina stvaranja - Promjena energije kada se spoj formira iz njegovih elemenata.
6. Hessov zakon - zakon koji kaže da se ukupna promjena energije određenog procesa može odrediti razbijanjem procesa na različite korake.

Slika 02: Born-Haberov ciklus za stvaranje litijevog fluorida (LiF)

Ciklus Born-Haber može se dati sljedećom jednadžbom.

Toplina tvorbe = toplina atomizacije + disocijacijska energija + zbroj energija ionizacije + zbroj afiniteta elektrona + rešetkasta energija

Tada se energija rešetke spoja može dobiti reorganiziranjem ove jednadžbe na sljedeći način.

Energija rešetke = toplina stvaranja - toplina atomizacije + energija disocijacije + zbroj energija ionizacije + zbroj afiniteta elektrona

Koja je razlika između energije otapanja i energije rešetke?

Energija otapanja prema energiji rešetke
Energija otapanja je promjena Gibbsove energije kada se ion ili molekula prenose iz vakuuma (ili plinske faze) u otapalo.	Energija rešetke je mjera energije sadržane u kristalnoj rešetki spoja, jednaka energiji koja bi se ispuštala kada bi se ioni komponenata spojili iz beskonačnosti.
Načelo
Energija otapala daje promjenu entalpije prilikom otapanja rastvarača u otapalu.	Energija rešetke daje promjenu entalpije pri formiranju (ili propadanju) rešetke.

Sažetak - Energija otapanja vs Energija rešetke

Energija otapala je promjena entalpije sustava tijekom otapanja rastvarača u otapalu. Energija rešetke je količina energije koja se oslobađa tijekom stvaranja rešetke ili količina energije koja je potrebna za razgradnju rešetke. Razlika između energije otapanja i energije rešetke je ta što energija otapanja daje promjenu entalpije prilikom otapanja rastvarača u otapalu, dok rešetkasta energija daje promjenu entalpije pri formiranju (ili propadanju) rešetke..

Referenca:

1. "Energija rešetke." chem.purdue.edu. Dostupno ovdje 
2.Međunarodna unija čiste i primijenjene kemije. "Energija spasenja." IUPAC zlatna knjiga - energija otapanja. Dostupno ovdje 
3. „Solvatacija.” Wikipedia, Zaklada Wikimedia, 5. ožujka 2018. Dostupno ovdje

Ljubaznošću slike:

1.'Na + H2O'By Taxman (Public Domain) putem Commons Wikimedia  
2.'Born-haber ciklus LiF'By Jkwchui - Vlastiti rad, (CC BY-SA 3.0) putem Commons Wikimedia