Főbb különbség - Szolvenciaenergia vs Rácsenergia
A szolvációs energia az oldószer Gibbs-energiájának változása, amikor az oldott anyag feloldódik ebben az oldószerben. A rácsenergia vagy a rács ionokból történő képződése során felszabaduló energia mennyisége, vagy a rács lebontásához szükséges energia mennyisége. A szolvatációs energia és a rácsenergia közötti legfontosabb különbség az, hogy a szolvatációs energia az entalpia változását adja, amikor oldott anyagot oldószerben oldunk, míg a rácsenergia az entalpia változását eredményezi, amikor rács keletkezik (vagy lebomlik).
TARTALOM
1. Áttekintés és kulcsfontosságú különbség
2. Mi a szolvencia energia
3. Mi a rács energia
4. Egymás melletti összehasonlítás - Szolvációs energia vs rács energia táblázatos formában
5. Összefoglalás
Mi a szolvenciaenergia?
A szolvációs energia a Gibbs-energia változása, amikor egy ion vagy molekula vákuumból (vagy gázfázisból) egy oldószerbe kerül. A szolváció az oldószer és az oldott anyag molekulái vagy ionjai közötti kölcsönhatás. Az oldott anyag az a vegyület, amelyet fel kell oldani az oldószerben. Néhány oldott anyag molekulákból áll, míg mások ionokat tartalmaznak.
Az oldószer és az oldott részecskék közötti kölcsönhatás meghatározza az oldott anyag számos tulajdonságát. Például: oldhatóság, reakcióképesség, szín stb. A szolvatációs folyamat során az oldott részecskéket szolvatációs komplexeket képező oldószer molekulák veszik körül. Ha a szolvatációban részt vevő oldószer víz, a folyamatot hidratálásnak nevezzük.
Különböző típusú kémiai kötések és kölcsönhatások alakulnak ki a szolvatációs folyamat során; hidrogénkötések, ion-dipól kölcsönhatások és Van der Waal erők. Az oldószer és az oldott anyag kiegészítő tulajdonságai határozzák meg az oldott anyag oldhatóságát az oldószerben. Például a polaritás egy fő tényező, amely meghatározza az oldott anyag oldhatóságát egy oldószerben. A poláros oldott anyagok jól oldódnak a poláros oldószerekben. A nem poláros oldott anyagok jól oldódnak a nem poláros oldószerekben. De a poláros oldott anyagok oldhatósága nem poláros oldószerekben (és fordítva) gyenge.
01. ábra: Nátrium-kation oldása vízben
Ha a termodinamikáról van szó, akkor a szolvatáció csak akkor lehetséges (spontán), ha a végső oldat Gibbs-energiája alacsonyabb, mint az oldószer és az oldott anyag egyedi Gibbs-energiája. Ezért a Gibbs-mentes energiának negatívnak kell lennie (a rendszer Gibbs-mentes energiáját csökkenteni kell az oldat kialakulása után). A szolvatáció különböző lépéseket tartalmaz, különböző energiákkal.
- Oldószer üreg kialakulása az oldott anyagok számára helyet biztosítani. Ez termodinamikailag kedvezőtlen, mert ha csökken az oldószer molekula közötti kölcsönhatás és csökken az entrópia.
- Az oldott részecske elválasztása a tömegtől szintén termodinamikailag kedvezőtlen. Ennek oka, hogy az oldott anyag és az oldott anyag kölcsönhatása csökken.
- Az oldószer és az oldott anyag kölcsönhatása akkor következik be, amikor az oldott anyag az oldószer üregébe kerül, termodinamikailag kedvező.
A szolvációs energiát szolvatációs entalpiaként is ismerik. Hasznos megmagyarázni egyes rácsok oldószerekben való oldódását, míg egyes rácsok nem. Az oldat entalpiájának változása az oldott anyag ömlesztett anyagból történő felszabadulásának és az oldott anyag oldószerrel való kombinálásának energiája közötti különbség. Ha egy ionnak negatív értéke van az oldat entalpia-változására nézve, ez azt jelzi, hogy az ion nagyobb valószínűséggel oldódik fel az oldószerben. A magas pozitív érték azt jelzi, hogy az ion kevésbé valószínű, hogy feloldódik.
Mi az a rácsenergia?
A rácsenergia egy vegyület kristályrácsában található energia mértéke, egyenlő azzal az energiával, amely felszabadulna, ha a komponensionokat a végtelenből hoznák össze. A vegyület rácsenergiája úgy is meghatározható, mint az az energiamennyiség, amely ahhoz szükséges, hogy egy ionos szilárd anyag atomjaivá bomlik a gázfázisban.
Az ionos szilárd anyagok nagyon stabil vegyületek az ionos molekulák képződésének entalpiái, valamint a szilárd szerkezet rácsenergiája miatt kialakuló stabilitás miatt. De a rács energiája kísérletileg nem mérhető. Ezért Born-Haber ciklust használnak az ionos szilárd anyagok rácsenergiaának meghatározására. A Born-Haber ciklus megrajzolása előtt több kifejezést kell megérteni.
- Ionizációs energia - Az az energiamennyiség, amely szükséges ahhoz, hogy egy elektron eltávolítható a gáznemű semleges atomból
- Elektron affinitás - Az az energiamennyiség, amely felszabadul, ha elektront adnak a gáznemű semleges atomhoz
- Diszociációs energia - A vegyület atomokra vagy ionokra bontásához szükséges energiamennyiség.
- Szublimációs energia - A szilárd anyag gőzzé alakításához szükséges energiamennyiség
- A képződés hője - Az energia változása, amikor egy vegyület elemeiből képződik.
- Hess-törvény - olyan törvény, amely kimondja, hogy egy adott folyamat energiájának általános változását a folyamat különböző lépésekre bontásával lehet meghatározni.
02. ábra: A Born-Haber-ciklus a lítium-fluorid (LiF) képződéséhez
A Born-Haber ciklus a következő egyenlettel adható meg.
Kialakulási hő = porlasztási hő + disszociációs energia + ionizációs energiák összege + elektron-affinitások összege + rácsenergia
Ekkor egy vegyület rácsenergiáját úgy lehet megszerezni, hogy ezt az egyenletet az alábbiak szerint rendezzük át.
Rácsenergia = képződési hő - {atomizációs hő + disszociációs energia + ionizációs energiák összege + elektron affinitások összege}
Mi a különbség a megoldási energia és a rácsenergia között?
Különböző cikk a táblázat előtt
Megoldási energia vs rácsenergia |
|
| A szolvációs energia a Gibbs-energia változása, amikor egy ion vagy molekula vákuumból (vagy gázfázisból) egy oldószerbe kerül. | A rácsenergia egy vegyület kristályrácsában található energia mértéke, egyenlő azzal az energiával, amely felszabadulna, ha a komponensionokat a végtelenből hoznák össze. |
| Elv | |
| A szolvatációs energia megadja az entalpia változását, amikor az oldott anyagot oldószerben oldjuk. | A rácsenergia megadja az entalpia változását, amikor egy rács kialakul (vagy lebomlik). |
Összegzés - Szolvációs energia vs rácsenergia
A szolvációs energia egy rendszer entalpia-változása az oldott anyag oldószerben történő oldása során. A rácsenergia a rács kialakulásakor felszabaduló energiamennyiség vagy a rács lebontásához szükséges energiamennyiség. A szolvatációs energia és a rácsenergia közötti különbség az, hogy a szolvatációs energia az entalpia változását adja, amikor oldott anyagot oldószerben oldunk, míg a rácsenergia az entalpia változását eredményezi, amikor egy rács keletkezik (vagy lebomlik).
