Verschil tussen Solvatie Energie en Roosterenergie

Belangrijkste verschil - Solvation Energy vs Lattice Energy

Solvatie-energie is de verandering in de Gibbs-energie van een oplosmiddel wanneer een opgeloste stof in dat oplosmiddel is opgelost. Roosterenergie is ofwel de hoeveelheid energie die vrijkomt bij de vorming van een rooster van ionen of de hoeveelheid energie die nodig is om een rooster af te breken. De belangrijk verschil tussen solvatatie-energie en rooster-energie is dat solvatatie-energie geeft de verandering van enthalpie bij het oplossen van een opgeloste stof in een oplosmiddel, terwijl rooster-energie de verandering van enthalpie geeft bij de vorming (of afbraak) van een rooster.

INHOUD

1. Overzicht en belangrijkste verschil
2. Wat is Solvation Energy
3. Wat is Lattice Energy
4. Vergelijking zij aan zij - Solvation Energy vs Lattice Energy in tabelvorm
5. Samenvatting

Wat is Solvation Energy?

Solvatie-energie is de verandering in Gibbs-energie wanneer een ion of molecuul wordt overgebracht van een vacuüm (of de gasfase) naar een oplosmiddel. Solvatie is de interactie tussen een oplosmiddel en moleculen of ionen van een opgeloste stof. De opgeloste stof is de verbinding die in het oplosmiddel zal worden opgelost. Sommige opgeloste stoffen zijn samengesteld uit moleculen terwijl sommige ionen bevatten.

De interactie tussen oplosmiddel en opgeloste deeltjes bepaalt veel van de eigenschappen van een opgeloste stof. Vb .: oplosbaarheid, reactiviteit, kleur, enz. Tijdens het proces van solvatatie worden opgeloste deeltjes omgeven door oplosmiddelmoleculen die solvatatiecomplexen vormen. Wanneer het bij deze solvatatie betrokken oplosmiddel water is, wordt het proces hydratatie genoemd.

Verschillende soorten chemische bindingen en interacties worden gevormd tijdens het solvatatieproces; waterstofbruggen, ion-dipool-interacties en Van der Waal-krachten. Complementaire eigenschappen van oplosmiddel en opgeloste stof bepalen de oplosbaarheid van een opgeloste stof in een oplosmiddel. De polariteit is bijvoorbeeld een belangrijke factor die de oplosbaarheid van een opgeloste stof in een oplosmiddel bepaalt. Polaire opgeloste stoffen lossen goed op in polaire oplosmiddelen. Niet-polaire opgeloste stoffen lossen goed op in niet-polaire oplosmiddelen. Maar de oplosbaarheid van polaire opgeloste stoffen in niet-polaire oplosmiddelen (en vice versa) is slecht.

Figuur 01: Solvatie van een natriumkation in water

Als het op thermodynamica aankomt, is de solvatatie alleen (spontaan) mogelijk als de Gibbs-energie van de uiteindelijke oplossing lager is dan de individuele Gibbs-energieën van oplosmiddel en opgeloste stof. Daarom zou de Gibbs-vrije energie een negatieve waarde moeten zijn (Gibbs-vrije energie van het systeem zou na de vorming van de oplossing moeten worden verlaagd). De solvatatie omvat verschillende stappen met verschillende energieën.

Vorming van een holte van oplosmiddel om ruimte te maken voor opgeloste stoffen. Dit is thermodynamisch ongunstig, omdat wanneer de interacties tussen het oplosmiddelmolecuul afnemen en de entropie afneemt.
Scheiding van het opgeloste deeltje van de bulk is ook thermodynamisch ongunstig. Dat komt omdat de opgeloste stof-opgeloste interacties worden verminderd.
De oplosmiddel-opgeloste stof interacties vinden plaats wanneer de opgeloste stof de oplosmiddelholte binnenkomt thermodynamisch gunstig is.

Solvatie-energie is ook bekend als de enthalpie van solvatatie. Het is nuttig om het oplossen van sommige roosters in oplosmiddelen te verklaren, terwijl sommige roosters dat niet doen. De verandering van enthalpie van de oplossing is het verschil tussen de energieën van het vrijmaken van een opgeloste stof uit de bulk en het combineren van opgeloste stof met oplosmiddel. Als een ion een negatieve waarde heeft voor de enthalpie-verandering van de oplossing, geeft dit aan dat het ion sneller zal oplossen in dat oplosmiddel. Een hoge positieve waarde geeft aan dat het ion minder snel zal oplossen.

Wat is Lattice Energy?

Roosterenergie is een maat voor de energie die zich in het kristalrooster van een verbinding bevindt, gelijk aan de energie die vrijkomt als de componentionen uit het oneindige samen worden gebracht. De roosterenergie van een verbinding kan ook worden gedefinieerd als de hoeveelheid energie die nodig is om een ionische vaste stof af te breken in zijn atomen in de gasfase.

Ionische vaste stoffen zijn zeer stabiele verbindingen vanwege de enthalpieën van vorming van ionische moleculen samen met de stabiliteit als gevolg van roosterenergie van de vaste structuur. Maar de rooster-energie kan niet experimenteel worden gemeten. Daarom, a Born-Haber-cyclus wordt gebruikt om de rooster-energie van ionische vaste stoffen te bepalen. Voordat u een Born-Haber-cyclus gaat tekenen, moet u een aantal termen begrijpen.

Ionisatie-energie - De hoeveelheid energie die nodig is om een elektron uit een neutraal atoom in het gasvormige te verwijderen
Elektronaffiniteit - De hoeveelheid energie die vrijkomt wanneer een elektron wordt toegevoegd aan een neutraal atoom in het gasvormige
Dissociatie-energie - De hoeveelheid energie die nodig is om een verbinding in atomen of ionen te breken.
Sublimatie-energie - De hoeveelheid energie die nodig is om een vaste stof in zijn damp om te zetten
De vormingswarmte - De verandering in energie wanneer een verbinding wordt gevormd uit de elementen.
De wet van Hess - Een wet die bepaalt dat de algehele verandering in de energie van een bepaald proces kan worden bepaald door het proces in verschillende stappen te splitsen.

Figuur 02: De Born-Haber-cyclus voor de vorming van lithiumfluoride (LiF)

De Born-Haber-cyclus kan worden gegeven door de volgende vergelijking.

Vormingswarmte = atomisatiewarmte + dissociatie-energie + som van ionisatie-energieën + som van elektronenaffiniteiten + roosterenergie

Dan kan de rooster-energie van een verbinding worden verkregen door deze vergelijking als volgt te herschikken.

Roosterenergie = vormingswarmte - warmte van verstuiving + dissociatie-energie + som van ionisatie-energieën + som van elektronaffiniteiten

Wat is het verschil tussen Solvation Energy en Lattice Energy?

Solvation Energy vs Lattice Energy
Solvatie-energie is de verandering in Gibbs-energie wanneer een ion of molecuul wordt overgebracht van een vacuüm (of de gasfase) naar een oplosmiddel.	Roosterenergie is een maat voor de energie die zich in het kristalrooster van een verbinding bevindt, gelijk aan de energie die zou vrijkomen als de componentionen uit het oneindige samen werden gebracht.
Beginsel
Solvatie-energie geeft de verandering van enthalpie bij het oplossen van een opgeloste stof in een oplosmiddel.	Roosterenergie geeft de verandering van enthalpie bij de vorming (of afbraak) van een rooster.

Samenvatting - Solvatie Energie vs Lattice Energy

Solvatie-energie is de verandering van enthalpie van een systeem tijdens de solvatatie van een opgeloste stof in een oplosmiddel. Roosterenergie is de hoeveelheid energie die vrijkomt bij de vorming van een rooster of de hoeveelheid energie die nodig is om een rooster af te breken. Het verschil tussen solvatatie-energie en roosterenergie is dat solvatatie-energie de verandering van enthalpie oplevert bij het oplossen van een opgeloste stof in een oplosmiddel, terwijl rooster-energie de verandering van enthalpie geeft bij de vorming (of afbraak) van een rooster.

Referentie:

1. "Lattice Energy." Chem.purdue.edu. Beschikbaar Hier
2. Internationale Unie van zuivere en toegepaste scheikunde. "Solvation energy." IUPAC Gold Book - solvatatie-energie. Beschikbaar Hier
3. "Solvation." Wikipedia, Wikimedia Foundation, 5 maart 2018. Beschikbaar Hier

Afbeelding met dank aan:

1.'Na + H2O'Door Taxman (Public Domain) via Commons Wikimedia
2.'Born-haber cycle LiF'By Jkwchui - Eigen werk, (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia

Anorganische scheikunde