Galvenā atšķirība - risinājuma enerģija pret režģa enerģiju
Solvācijas enerģija ir šķīdinātāja Gibsa enerģijas izmaiņas, kad izšķīdušā viela ir izšķīdināta šajā šķīdinātājā. Režģa enerģija ir vai nu enerģijas daudzums, kas izdalās režģa veidošanās laikā no joniem, vai enerģijas daudzums, kas nepieciešams režģa nojaukšanai. Galvenā atšķirība starp solvācijas enerģiju un režģa enerģiju ir tā, ka solvācijas enerģija dod entalpijas maiņu, izšķīdinot izšķīdušo vielu šķīdinātājā, savukārt režģa enerģija dod entalpijas maiņu, veidojot (vai sadaloties) režģim.
SATURS
1. Pārskats un galvenās atšķirības
2. Kas ir solvācijas enerģija
3. Kas ir režģa enerģija
4. Blakus salīdzinājums - Solvācijas enerģija pret režģa enerģiju tabulas veidā
5. Kopsavilkums
Kas ir Solvation Energy?
Solvācijas enerģija ir Gibsa enerģijas izmaiņas, kad jonu vai molekulu no vakuuma (vai gāzes fāzes) pārnes uz šķīdinātāju. Solvācija ir mijiedarbība starp šķīdinātāju un izšķīdušās vielas molekulām vai joniem. Šķīdinātā viela ir savienojums, kas tiks izšķīdināts šķīdinātājā. Dažas izšķīdušās vielas sastāv no molekulām, bet dažas satur jonus.
Mijiedarbība starp šķīdinātāju un izšķīdušās daļiņas nosaka daudzas izšķīdušās vielas īpašības. Piem.: šķīdība, reaktivitāte, krāsa utt. Solvācijas procesā izšķīdušās daļiņas ieskauj šķīdinātāja molekulas, veidojot solvācijas kompleksus. Ja šajā šķīdināšanā iesaistīts šķīdinātājs ir ūdens, procesu sauc par hidratāciju.
Solvācijas procesā veidojas dažādi ķīmisko saišu un mijiedarbības veidi; ūdeņraža saites, jonu-dipolu mijiedarbība un Van der Vāla spēki. Šķīdinātāja un izšķīdušās vielas papildu īpašības nosaka izšķīdušās vielas šķīdību šķīdinātājā. Piemēram, polaritāte ir galvenais faktors, kas nosaka izšķīdušās vielas šķīdību šķīdinātājā. Polāri šķīdinātāji labi izšķīst polārajos šķīdinātājos. Nepolāri šķīdinātāji labi izšķīst nepolāros šķīdinātājos. Bet polāro izšķīdušo vielu šķīdība nepolārajos šķīdinātājos (un otrādi) ir slikta.
01. attēls: nātrija katjona šķīdināšana ūdenī
Runājot par termodinamiku, solvācija ir iespējama (spontāna) tikai tad, ja galīgā šķīduma Gibbs enerģija ir zemāka par atsevišķām šķīdinātāja un izšķīdušās vielas Gibbs enerģijām. Tāpēc Gibba brīvajai enerģijai vajadzētu būt negatīvai vērtībai (pēc Gibba sistēmas enerģijas enerģijas samazināšana pēc šķīduma veidošanās būtu jāsamazina). Solvācija ietver dažādus soļus ar dažādām enerģijām.
- Šķīdinātāja dobuma izveidošana, lai atbrīvotu vietu izšķīdušajām vielām. Tas ir termodinamiski nelabvēlīgs, jo tad, kad samazinās mijiedarbība starp šķīdinātāja molekulu un samazinās entropija.
- Izšķīdušās daļiņas atdalīšana no masas ir arī termodinamiski nelabvēlīga. Tas ir tāpēc, ka izšķīdušās vielas un izšķīdušās vielas mijiedarbība ir samazināta.
- Šķīdinātāja un izšķīdušās vielas mijiedarbība notiek, kad izšķīdušās vielas nonāk šķīdinātāja dobumā ir termodinamiski labvēlīgas.
Solvācijas enerģija ir pazīstama arī kā solvācijas entalpija. Ir lietderīgi izskaidrot dažu režģu izšķīšanu šķīdinātājos, bet dažos - ne. Šķīduma entalpijas maiņa ir atšķirība starp enerģijām, kas izdalās izdalītajai vielai no masas un izšķīdušās vielas apvienošanai ar šķīdinātāju. Ja jonam ir negatīva šķīduma entalpijas maiņas vērtība, tas norāda, ka jons, visticamāk, izšķīst šajā šķīdinātājā. Augsta pozitīva vērtība norāda, ka jons ir mazāk izšķīstošs.
Kas ir režģa enerģija?
Režģa enerģija ir enerģijas mērs, kas atrodas savienojuma kristāla režģī, vienāds ar enerģiju, kas izdalītos, ja komponentu joni tiktu apvienoti no bezgalības. Savienojuma režģa enerģiju var definēt arī kā enerģijas daudzumu, kas vajadzīgs, lai gāzveida fāzē jonu cietvielu sadalītu tās atomos.
Joniskās cietās vielas ir ļoti stabili savienojumi jonu molekulu veidošanās entalpiju dēļ, kā arī stabilitāte cietās struktūras režģa enerģijas dēļ. Bet režģa enerģiju nevar izmērīt eksperimentāli. Tāpēc jonu cietvielu režģa enerģijas noteikšanai izmanto Born-Habera ciklu. Pirms Born-Habera cikla zīmēšanas ir jāsaprot vairāki termini.
- Jonizācijas enerģija - enerģijas daudzums, kas nepieciešams, lai gāzveida elektronā noņemtu no neitrāla atoma
- Elektronu afinitāte - enerģijas daudzums, kas izdalās, pievienojot elektronu gāzveida neitrālajam atomam
- Disociācijas enerģija - enerģijas daudzums, kas nepieciešams savienojuma sadalīšanai atomos vai jonos.
- Sublimācijas enerģija - enerģijas daudzums, kas nepieciešams, lai cietvielu pārvērstu tvaikos
- Veidošanās siltums - enerģijas izmaiņas, kad savienojums veidojas no tā elementiem.
- Hesa likums - likums, kas nosaka, ka noteiktas procesa enerģijas kopējās izmaiņas var noteikt, sadalot procesu dažādos posmos.
02. attēls: Born-Habera cikls litija fluorīda (LiF) veidošanai
Born-Habera ciklu var sniegt ar šādu vienādojumu.
Veidošanās siltums = atomizācijas siltums + Disociācijas enerģija + jonizācijas enerģiju summa + elektronu afinitāšu summa + režģa enerģija
Tad savienojuma režģa enerģiju var iegūt, pārkārtojot šo vienādojumu šādi.
Režģa enerģija = veidošanās siltums - {atomizācijas siltums + disociācijas enerģija + jonizācijas enerģiju summa + elektronu radniecību summa}
Kāda ir atšķirība starp risinājuma enerģiju un režģa enerģiju?
Atšķirīgs raksts vidū pirms tabulas
Solvācijas enerģija pret režģa enerģiju |
|
| Solvācijas enerģija ir Gibsa enerģijas izmaiņas, kad jonu vai molekulu no vakuuma (vai gāzes fāzes) pārnes uz šķīdinātāju. | Režģa enerģija ir enerģijas mērs, kas atrodas savienojuma kristāla režģī, vienāds ar enerģiju, kas izdalītos, ja komponentu joni tiktu apvienoti no bezgalības. |
| Princips | |
| Solvācijas enerģija dod entalpijas maiņu, izšķīdinot izšķīdušo vielu šķīdinātājā. | Režģa enerģija dod entalpijas maiņu, veidojot (vai sadaloties) režģim. |
Kopsavilkums - Solvācijas enerģija pret režģa enerģiju
Solvācijas enerģija ir sistēmas entalpijas maiņa šķīdinātāja šķīdināšanas laikā. Režģa enerģija ir enerģijas daudzums, kas izdalās režģa veidošanās laikā, vai enerģijas daudzums, kas nepieciešams režģa nojaukšanai. Atšķirība starp solācijas enerģiju un režģa enerģiju ir tāda, ka solvācijas enerģija dod entalpijas maiņu, izšķīdinot izšķīdušo vielu šķīdinātājā, savukārt režģa enerģija dod entalpijas maiņu, veidojot (vai sadaloties) režģim.
