Nøgleforskel - Solvation Energy vs Gitter Energy
Opløsningsenergi er ændringen i Gibbs-energien i et opløsningsmiddel, når et opløst stof opløses i det opløsningsmiddel. Gitterenergi er enten den mængde energi, der frigøres under dannelsen af et gitter fra ioner, eller den mængde energi, der kræves for at nedbryde et gitter. Hovedforskellen mellem opløsningsenergi og gitterenergi er, at opløsningsenergi giver ændring af entalpi, når der opløses et opløst stof i et opløsningsmiddel, mens gitterenergi giver ændring af entalpi, når dannelse (eller nedbrydning) af et gitter.
INDHOLD
1. Oversigt og
nøgleforskel 2. Hvad er Solvation Energy
3. Hvad er gitterenergi
4. Sammenligning side om side - Solvation Energy vs Gitterenergi i tabelform
5. Resumé
Hvad er Solvation Energy?
Opløsningsenergi er ændringen i Gibbs energi, når en ion eller et molekyle overføres fra et vakuum (eller gasfasen) til et opløsningsmiddel. Opløsning er interaktionen mellem et opløsningsmiddel og molekyler eller ioner af et opløst stof. Det opløste stof er den forbindelse, der skal opløses i opløsningsmidlet. Nogle opløste stoffer er sammensat af molekyler, mens andre indeholder ioner.
Samspillet mellem opløsningsmiddel og opløste partikler bestemmer mange af egenskaberne ved et opløst stof. Eks.: opløselighed, reaktivitet, farve osv. Under opløsningsprocessen er opløste partikler omgivet af opløsningsmiddelmolekyler, der danner opløsnings-komplekser. Når opløsningsmidlet, der er involveret i denne opløsning, er vand, kaldes processen hydrering.
Forskellige typer kemiske bindinger og vekselvirkninger dannes under opløsningen; hydrogenbindinger, ion-dipol-interaktioner og Van der Waal-kræfter. Supplerende egenskaber ved opløsningsmiddel og opløst stof bestemmer opløseligheden af et opløst stof i et opløsningsmiddel. For eksempel er polariteten en vigtig faktor, der bestemmer opløseligheden af et opløst stof i et opløsningsmiddel. Polære opløste stoffer opløses godt i polære opløsningsmidler. Ikke-polære opløste stoffer opløses godt i ikke-polære opløsningsmidler. Men opløseligheden af polære opløste stoffer i ikke-polære opløsningsmidler (og omvendt) er dårlig.
Figur 01: Opløsning af en natriumkation i vand
Når det kommer til termodynamik, er opløsningen kun mulig (spontan), hvis Gibbs-energien i den endelige opløsning er lavere end de individuelle Gibbs-energier af opløsningsmiddel og opløst stof. Derfor bør Gibbs fri energi være en negativ værdi (Gibbs fri energi i systemet skal reduceres efter dannelsen af opløsningen). Opløsningen inkluderer forskellige trin med forskellige energier.
- Dannelse af et hulrum med opløsningsmiddel for at give plads til opløste stoffer. Dette er termodynamisk ugunstigt, fordi når interaktionerne mellem opløsningsmiddelmolekyle mindskes, og entropien mindskes.
- Adskillelse af den opløste partikel fra bulk er også termodynamisk ugunstig. Det skyldes, at interaktionen med opløst stof opløses.
- Interaktioner mellem opløsningsmiddel og opløst stof finder sted, når opløst stof kommer ind i opløsningsmidlets hulrum, er termodynamisk gunstigt.
Solvensenergi er også kendt som solens entalpi. Det er nyttigt at forklare opløsningen af nogle gitter i opløsningsmidler, mens nogle gitter ikke gør det. Ændringen af entalpi af opløsning er forskellen mellem energierne ved frigivelse af et opløst stof fra bulk og en kombination af opløst stof med opløsningsmiddel. Hvis en ion har en negativ værdi for entalpiændringen af opløsning, indikerer det, at ionen er mere tilbøjelig til at opløses i det opløsningsmiddel. En høj positiv værdi indikerer, at det er mindre sandsynligt, at ionen opløses.
Hvad er gitterenergi?
Gitterenergi er et mål for den energi, der er indeholdt i krystalgitteret af en forbindelse, lig med den energi, der ville frigives, hvis komponentionerne blev samlet fra uendelig. Gitterenergien i en forbindelse kan også defineres som den mængde energi, der kræves for at nedbryde et ionisk fast stof i dets atomer i den gasformige fase.
Ioniske faststoffer er meget stabile forbindelser på grund af dannelsen af ioniske molekyler sammen med stabiliteten på grund af gitterenergien i den faste struktur. Men gitterenergien kan ikke måles eksperimentelt. Derfor anvendes en Born-Haber-cyklus til at bestemme gitterenergien af ioniske faste stoffer. Der er flere udtryk, der skal forstås, før man tegner en Born-Haber-cyklus.
- Ioniseringsenergi - Den mængde energi, der kræves for at fjerne en elektron fra et neutralt atom i det gasformige
- Elektronaffinitet - Den mængde energi, der frigøres, når en elektron sættes til et neutralt atom i det gasformige
- Dissociationsenergi - Den nødvendige mængde energi til at nedbryde en forbindelse i atomer eller ioner.
- Sublimeringsenergi - Den nødvendige mængde energi til at omdanne et fast stof til dets damp
- Dannelsesvarmen - Ændringen i energi, når en forbindelse dannes ud fra dens elementer.
- Hess's lov - En lov, der siger, at den samlede ændring i energien i en bestemt proces kan bestemmes ved at opdele processen i forskellige trin.
Figur 02: Born-Haber-cyklus til dannelse af lithiumfluorid (LiF)
Born-Haber-cyklussen kan gives ved hjælp af følgende ligning.
Dannelsesvarme = forstøvningsvarme + Dissociationsenergi + summen af ioniseringsenergier + summen af elektronaffiniteter + gitterenergi
Derefter kan gitterenergien af en forbindelse opnås ved at omarrangere denne ligning som følger.
Gitterenergi = dannelsesvarme - {forstøvningsvarme + dissociationsenergi + summen af ioniseringsenergier + summen af elektronaffiniteter}
Hvad er forskellen mellem solvensenergi og gitterenergi?
Diff artikel midt foran bordet
Solvation Energy vs Gitterenergi |
|
| Solvensenergi er ændringen i Gibbs energi, når en ion eller et molekyle overføres fra et vakuum (eller gasfasen) til et opløsningsmiddel. | Gitterenergi er et mål for den energi, der er indeholdt i krystalgitteret af en forbindelse, lig med den energi, der ville frigives, hvis komponentionerne blev samlet fra uendelig. |
| Princip | |
| Opløsningsenergi skifter entalpi ved opløsning af et opløst stof i et opløsningsmiddel. | Gitterenergi ændrer entalpi, når dannelse (eller nedbrydning) af et gitter. |
Resumé - Solvation Energy vs Lattice Energy
Opløsningsenergi er ændringen af entalpi i et system under opløsningen af et opløst stof i et opløsningsmiddel. Gitterenergi er den mængde energi, der frigøres under dannelsen af et gitter eller den mængde energi, der kræves for at nedbryde et gitter. Forskellen mellem opløsningsenergi og gitterenergi er, at opløsningsenergi giver ændring af entalpi, når der opløses et opløst stof i et opløsningsmiddel, mens gitterenergi giver ændring af entalpi, når dannelse (eller nedbrydning) af et gitter.
