Skillnad mellan Solvations Energi och Gitter Energi

Huvudskillnad - Solvationsenergi mot Gitter energi
 

Solvationsenergi är förändringen i Gibbs-energin hos ett lösningsmedel när ett lösningsmedel löses i det lösningsmedlet. Gitter energi är antingen den mängd energi som släpps under bildandet av en gitter från joner eller mängden energi som krävs för att bryta ner en gitter. De nyckelskillnad mellan solvationsenergi och gitter energi är det Solvationsenergi ger förändringen av entalpy när ett lösningsmedel löses upp i ett lösningsmedel medan gitterenergi ger förändringen av entalpy vid bildning (eller nedbrytning) av ett galler.

INNEHÅLL

1. Översikt och nyckelskillnad
2. Vad är Solvation Energy
3. Vad är Lattice Energy
4. Jämförelse vid sida vid sida - Solvationsenergi mot gitter energi i tabellform
5. Sammanfattning

Vad är Solvation Energy?

Solvationsenergi är förändringen i Gibbs energi när en jon eller molekyl överförs från ett vakuum (eller gasfasen) till ett lösningsmedel. Solvation är interaktionen mellan ett lösningsmedel och molekyler eller joner av ett lösningsmedel. Lösningsmedlet är den förening som kommer att lösas i lösningsmedlet. Vissa lösta ämnen består av molekyler, medan vissa innehåller joner.

Samspelet mellan lösningsmedel och lösta partiklar bestämmer många av egenskaperna hos ett lösningsmedel. Ex: löslighet, reaktivitet, färg etc. Under solvatiseringsprocessen omges lösta partiklar av lösningsmolekyler som bildar solvationskomplex. När lösningsmedlet som är involverat i denna solvation är vatten kallas processen hydratisering.

Olika typer av kemiska bindningar och interaktioner bildas under solvatiseringsprocessen; vätebindningar, jon-dipol-interaktioner och Van der Waal-krafter. Komplementära egenskaper hos lösningsmedel och lösningsmedel bestämmer lösligheten hos ett lösningsmedel i ett lösningsmedel. Polariteten är exempelvis en huvudfaktor som bestämmer lösligheten hos ett lösningsmedel i ett lösningsmedel. Polära lösningsmedel löser sig väl i polära lösningsmedel. Icke-polära lösningsmedel löser sig väl i icke-polära lösningsmedel. Men lösligheten hos polära lösningar i icke-polära lösningsmedel (och vice versa) är dålig.

Figur 01: Lösning av en natriumkation i vatten

När det gäller termodynamik är solvationen endast möjlig (spontan) om Gibbs-energin i den slutliga lösningen är lägre än de enskilda Gibbs-energierna av lösningsmedel och lösningsmedel. Därför bör Gibbs fria energi vara ett negativt värde (Gibbs fria energi i systemet bör minskas efter bildning av lösningen). Solvationen innehåller olika steg med olika energier.

1. Bildning av ett hålrum av lösningsmedel för att skapa utrymme för lösta ämnen. Detta är termodynamiskt ogynnsamt eftersom när interaktionerna mellan lösningsmedelsmolekylen minskar och entropin minskar.
2. Separering av den lösta partikeln från massan är också termodynamiskt ogynnsam. Det beror på att lösningen av lösningsmedlet löser sig.
3. Lösningsmedelslösningsmedlets interaktioner äger rum när lösningsmedlet kommer in i lösningsmedelshålan är termodynamiskt gynnsamt.

Solvationsenergi är också känd som solvensens entalpi. Det är användbart att förklara upplösningen av vissa gitter i lösningsmedel medan vissa gitter inte gör det. Förändringen av entalpin av lösning är skillnaden mellan energier att frigöra ett lösningsmedel från bulk och kombinera lösningsmedel med lösningsmedel. Om en jon har ett negativt värde för entalpiförändringen av lösningen indikerar det att jonen är mer benägna att lösa upp i det lösningsmedlet. Ett högt positivt värde indikerar att jonen är mindre benägna att lösa upp sig.

Vad är Lattice Energy?

Gitter energi är ett mått på den energi som finns i kristallgitteret hos en förening, lika med den energi som skulle frisättas om komponentjonerna sammanfördes från oändligheten. Gitterenergin hos en förening kan också definieras som den mängd energi som krävs för att bryta ner ett joniskt fast ämne i sina atomer i gasfasen.

 Joniska fasta ämnen är mycket stabila föreningar på grund av enthalpierna av bildandet av joniska molekyler tillsammans med stabiliteten på grund av gitterenergi av den fasta strukturen. Men gitterenergin kan inte mätas experimentellt. Därför a Född-Haber cykel används för att bestämma gitterenergin hos joniska fasta ämnen. Det finns flera villkor som måste förstås innan du gör en Born-Haber-cykel.

1. Ioniseringsenergi - Mängden energi som krävs för att avlägsna en elektron från en neutral atom i gasformen
2. Elektronaffinitet - Mängden energi som släpps när en elektron läggs till en neutral atom i gasformen
3. Dissociation energi - Mängden energi som krävs för att bryta upp en förening i atomer eller joner.
4. Sublimeringsenergi - Mängden energi som krävs för att omvandla en fast substans till dess ånga
5. Värmen av bildning - Förändringen i energi när en förening bildas av dess element.
6. Hess lag - En lag som säger att den övergripande förändringen i energin hos en viss process kan bestämmas genom att processen bryts i olika steg.

Figur 02: Born-Haber-cykeln för bildning av litiumfluorid (LiF)

Born-Haber-cykeln kan ges med följande ekvation.

Värme av bildning = atomiseringsvärme + Dissociationsenergi + summa av joniseringsenergier + summa av elektronaffärer + gitter energi

Sedan kan gitterenergin hos en förening erhållas genom omarrangering av denna ekvation enligt följande.

Gitter energi = värme av bildning - atomiseringsvärme + Dissociation energi + summa av joniseringsenergier + summa av elektronaffärer

Vad är skillnaden mellan Solvation Energy och Lattice Energy?

Solvationsenergi vs Lattice Energy
Solvationsenergi är förändringen i Gibbs energi när en jon eller molekyl överförs från ett vakuum (eller gasfasen) till ett lösningsmedel.	Gitter energi är ett mått på den energi som finns i kristallgitteret hos en förening, lika med den energi som skulle frisättas om komponentjonerna samlades från oändligheten.
Princip
Solvationsenergi ger förändringen av entalpy vid upplösning av ett lösningsmedel i ett lösningsmedel.	Gitter energi ger förändringen av entalpi vid bildning (eller nedbrytning) av en gitter.

Sammanfattning - Solvationsenergi mot Gitter energi

Solvationsenergi är förändringen av entalpi hos ett system under solvering av ett lösningsmedel i ett lösningsmedel. Gitter energi är den mängd energi som släpps under bildandet av en gitter eller mängden energi som krävs för att bryta ner en gitter. Skillnaden mellan solvationsenergi och gitterenergi är att solvationsenergi ger förändringen av entalpy när lösningen löses i ett lösningsmedel medan gitterenergi ger förändringen av entalpy vid bildning (eller nedbrytning) av ett gitter.

Referens:

1. "Lattice Energy." Chem.purdue.edu. Tillgänglig här 
2.International Union of Clean and Applied Chemistry. "Solvationsenergi." IUPAC Gold Book - Solvationsenergi. Tillgänglig här 
3. "Solvation." Wikipedia, Wikimedia Foundation, 5 mars 2018. Tillgänglig här

Image Courtesy:

1.'Na + H2O'By Taxman (Public Domain) via Commons Wikimedia  
2.'Born-haber cykel LiF'By Jkwchui - eget arbete, (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia