Šķīdināšanas enerģijas un režģa enerģijas atšķirība

Galvenā atšķirība - šķīdināšanas enerģija vs. Lattice Energy
 

Šķīdināšanas enerģija ir izmaiņas šķīdinātāja Gibsa enerģijā, kad tajā izšķīdina izšķīdušo vielu. Lattice enerģija ir vai nu enerģijas daudzums, kas izdalās, veidojot režģi no joniem, vai enerģijas daudzums, kas nepieciešams režģa sadalīšanai. galvenā atšķirība starp šķīdināšanas enerģiju un režģa enerģiju ir tā šķīdināšanas enerģija dod entalpijas maiņu, izšķīdinot izšķīdušo vielu šķīdinātājā, savukārt režģa enerģija dod entalpijas izmaiņas, veidojot (vai sadaloties) režģi.

SATURS

1. Pārskats un galvenās atšķirības
2. Kas ir šķīdināšanas enerģija
3. Kas ir režģa enerģija
4. Salīdzinājums blakus - šķīduma enerģija pret režģa enerģiju tabulas formā
5. Kopsavilkums

Kas ir šķīdināšanas enerģija?

Šķīdināšanas enerģija ir Gibsa enerģijas izmaiņas, kad jonu vai molekulu no vakuuma (vai gāzes fāzes) pārnes šķīdinātājā. Šķīdināšana ir mijiedarbība starp šķīdinātāju un izšķīdušās vielas molekulām vai joniem. Šķīdinātā viela ir savienojums, kas tiks izšķīdināts šķīdinātājā. Daži šķīstošie materiāli sastāv no molekulām, turpretī citi satur jonus.

Mijiedarbība starp šķīdinātāju un izšķīdušajām daļiņām nosaka daudzas izšķīdušās vielas īpašības. Piemēram: šķīdība, reaģētspēja, krāsa utt. Solvācijas procesa laikā izšķīdušās daļiņas ieskauj šķīdinātāju molekulas, veidojot solvācijas kompleksus. Ja šķīdinātājs, kas iesaistīts šajā šķīdumā, ir ūdens, procesu sauc par hidratāciju.

Solvācijas procesā veidojas dažāda veida ķīmiskās saites un mijiedarbība; ūdeņraža saites, jonu-dipola mijiedarbība un Van der Waal spēki. Šķīdinātāja un izšķīdušās vielas papildinošās īpašības nosaka izšķīdušās vielas šķīdību šķīdinātājā. Piemēram, polaritāte ir galvenais faktors, kas nosaka izšķīdušās vielas šķīdību šķīdinātājā. Polārie šķīdinātāji labi izšķīst polārajos šķīdinātājos. Nepolāri šķīdinātāji labi izšķīst nepolāros šķīdinātājos. Bet polāro šķīdinātāju šķīdība nepolārajos šķīdinātājos (un otrādi) ir slikta.

01. attēls. Nātrija katjona šķīdināšana ūdenī

Runājot par termodinamiku, šķīdināšana ir iespējama (spontāna) tikai tad, ja gatavā šķīduma Gibsa enerģija ir zemāka par šķīdinātāja un izšķīdinātā Gibsa enerģiju. Tāpēc Gibbsa brīvajai enerģijai jābūt negatīvai vērtībai (pēc Gibbsa sistēmas enerģijas samazināšanas vajadzētu samazināties pēc šķīduma veidošanās). Solvācija ietver dažādas pakāpes ar dažādām enerģijām.

1. Šķīdinātāja dobuma izveidošana, lai atbrīvotu vietu izšķīdušajām vielām. Tas ir termodinamiski nelabvēlīgs, jo, samazinoties mijiedarbībai starp šķīdinātāja molekulām un samazinoties entropijai.
2. Arī šķīstošo daļiņu atdalīšana no masas ir termodinamiski nelabvēlīga. Tas ir tāpēc, ka mazinās izšķīdušā un izšķīdinātā mijiedarbība.
3. Kad šķīdinātājs nonāk šķīdinātāja dobumā, termodinamiski labvēlīga ir mijiedarbība ar šķīdinātāju un izšķīdušo vielu.

Šķīdināšanas enerģija ir pazīstama arī kā šķīdināšanas entalpija. Ir lietderīgi izskaidrot dažu režģu izšķīšanu šķīdinātājos, kamēr daži režģi to nedara. Šķīduma entalpijas maiņa ir atšķirība starp enerģijām, kas saistītas ar izšķīdušās vielas izdalīšanos no masas un apvienojot to ar šķīdinātāju. Ja jonam ir negatīva šķīduma entalpijas maiņas vērtība, tas norāda, ka jons, visticamāk, izšķīst tajā šķīdinātājā. Augsta pozitīva vērtība norāda, ka jons izšķīst mazāk.

Kas ir režģa enerģija?

Lattice enerģija ir enerģijas lielums, kas atrodas savienojuma kristāla režģī, kas ir vienāds ar enerģiju, kas izdalītos, ja komponentu jonus saliktu no bezgalības. Savienojuma režģa enerģiju var definēt arī kā enerģijas daudzumu, kas nepieciešams jonu cietas vielas sadalīšanai tā atomos gāzveida fāzē..

 Jonu cietvielas ir ļoti stabili savienojumi jonu molekulu veidošanās entalpiju dēļ, kā arī stabilitāte cietās struktūras režģa enerģijas dēļ. Bet režģa enerģiju nevar izmērīt eksperimentāli. Tāpēc a Dzimis-Habera cikls izmanto jonu cietvielu režģa enerģijas noteikšanai. Pirms Born-Haber cikla sastādīšanas ir jāsaprot vairāki termini.

1. Jonizācijas enerģija - enerģijas daudzums, kas nepieciešams elektrona noņemšanai no neitrāla atoma gāzveida stāvoklī
2. Elektronu afinitāte - enerģijas daudzums, kas izdalās, kad gāzveida neitrālam atomam pievieno elektronu
3. Disociācijas enerģija - enerģijas daudzums, kas vajadzīgs savienojuma sadalīšanai atomos vai jonos.
4. Sublimācijas enerģija - enerģijas daudzums, kas nepieciešams cietas vielas pārvēršanai tās tvaikos
5. Veidošanās siltums - enerģijas izmaiņas, kad no tā elementiem veidojas savienojums.
6. Hesa likums - likums, kas nosaka, ka noteikta procesa enerģijas vispārējās izmaiņas var noteikt, sadalot procesu dažādos posmos.

02 attēls: Borna-Habera cikls litija fluorīda (LiF) veidošanai

Born-Haber ciklu var iegūt ar šādu vienādojumu.

Veidošanās siltums = atomizācijas siltums + disociācijas enerģija + jonizācijas enerģiju summa + elektronu saistību summa + režģa enerģija

Tad savienojuma režģa enerģiju var iegūt, pārkārtojot šo vienādojumu šādi.

Tīkla enerģija = veidošanās siltums - atomizācijas siltums + disociācijas enerģija + jonizācijas enerģiju summa + elektronu saistību summa

Kāda ir atšķirība starp šķīdināšanas enerģiju un režģa enerģiju?

Šķīdināšanas enerģija pret režģa enerģiju
Šķīdināšanas enerģija ir Gibsa enerģijas izmaiņas, kad jonu vai molekulu no vakuuma (vai gāzes fāzes) pārnes šķīdinātājā.	Lattice enerģija ir enerģijas lielums, kas atrodas savienojuma kristāla režģī, kas ir vienāds ar enerģiju, kas izdalītos, ja komponentu jonus saliktu no bezgalības.
Princips
Šķīdināšanas enerģija ļauj mainīt entalpiju, izšķīdinot izšķīdušo vielu šķīdinātājā.	Lattice enerģija dod entalpijas izmaiņas, veidojot (vai sadaloties) režģi.

Kopsavilkums - Šķīdināšanas enerģija vs. Lattice Energy

Šķīdināšanas enerģija ir sistēmas entalpijas maiņa, izšķīdinot šķīdinātāju šķīdinātājā. Lattice enerģija ir enerģijas daudzums, kas izdalās režģa veidošanās laikā, vai enerģijas daudzums, kas nepieciešams režģa sadalīšanai. Atšķirība starp šķīdināšanas enerģiju un režģa enerģiju ir tāda, ka šķīdināšanas enerģija izmaina entalpiju, izšķīdinot izšķīdušo vielu šķīdinātājā, savukārt režģa enerģija dod entalpijas izmaiņas, veidojot (vai sadaloties) režģi..

Atsauce:

1. “Lattice Energy”. chem.purdue.edu. Pieejams šeit 
2.Tīrās un lietišķās ķīmijas starptautiskā savienība. “Šķīstināšanas enerģija.” IUPAC zelta grāmata - šķīdināšanas enerģija. Pieejams šeit 
3. “Atrisinājums”. Wikipedia, Wikimedia Foundation, 2018. gada 5. marts. Pieejams šeit

Attēla pieklājība:

1.'Na + H2O'By Taxman (Public Domain), izmantojot Commons Wikimedia  
2. “Dzimušo haberu cikls LiF'By Jkwchui - Savs darbs, (CC BY-SA 3.0), izmantojot Commons Wikimedia