Differenza chiave: energia di solvatazione e energia reticolare
L'energia di solvatazione è la variazione dell'energia di Gibbs di un solvente quando un soluto viene disciolto in quel solvente. L'energia del reticolo è la quantità di energia rilasciata durante la formazione di un reticolo dagli ioni o la quantità di energia richiesta per abbattere un reticolo. Il differenza fondamentale tra l'energia di solvatazione e l'energia del reticolo è quello l'energia di solvatazione dà il cambiamento di entalpia quando si dissolve un soluto in un solvente mentre l'energia del reticolo dà il cambiamento di entalpia durante la formazione (o rottura) di un reticolo.
Cos'è l'energia di solvibilità?
L'energia di solvatazione è il cambiamento nell'energia di Gibbs quando uno ione o una molecola viene trasferito dal vuoto (o dalla fase gassosa) a un solvente. La solvatazione è l'interazione tra un solvente e molecole o ioni di un soluto. Il soluto è il composto che si dissolverà nel solvente. Alcuni soluti sono composti da molecole mentre altri contengono ioni.
L'interazione tra il solvente e le particelle di soluto determina molte delle proprietà di un soluto. Es: solubilità, reattività, colore, ecc. Durante il processo di solvatazione, le particelle di soluto sono circondate da molecole di solvente che formano complessi di solvatazione. Quando il solvente coinvolto in questa solvatazione è l'acqua, il processo è chiamato idratazione.
Durante il processo di solvatazione si formano diversi tipi di legami chimici e interazioni; legami idrogeno, interazioni ione-dipolo e forze di Van der Waal. Le proprietà complementari del solvente e del soluto determinano la solubilità di un soluto in un solvente. Ad esempio, la polarità è un fattore importante che determina la solubilità di un soluto in un solvente. I soluti polari si dissolvono bene nei solventi polari. I soluti non polari si dissolvono bene in solventi non polari. Ma la solubilità dei soluti polari nei solventi non polari (e viceversa) è scarsa.
Figura 01: Risoluzione di un catione di sodio nell'acqua
Quando si tratta di termodinamica, la solvatazione è possibile (spontanea) solo se l'energia di Gibbs della soluzione finale è inferiore alle singole energie di Gibbs del solvente e del soluto. Pertanto, l'energia libera di Gibbs dovrebbe essere un valore negativo (l'energia libera di Gibbs del sistema dovrebbe essere ridotta dopo la formazione della soluzione). La risoluzione include diversi passaggi con diverse energie.
- Formazione di una cavità di solvente per fare spazio ai soluti. Questo è termodinamicamente sfavorevole perché quando le interazioni tra la molecola del solvente diminuiscono e l'entropia diminuisce.
- Anche la separazione della particella di soluto dalla massa è termodinamicamente sfavorevole. Questo perché le interazioni soluto-soluto sono diminuite.
- Le interazioni solvente-soluto hanno luogo quando il soluto entra nella cavità del solvente è termodinamicamente favorevole.
L'energia di solvatazione è anche conosciuta come entalpia di solvatazione. È utile spiegare la dissoluzione di alcuni reticoli nei solventi mentre alcuni reticoli no. Il cambiamento di entalpia della soluzione è la differenza tra le energie di rilascio di un soluto dalla massa e la combinazione di soluto con solvente. Se uno ione ha un valore negativo per la variazione di entalpia della soluzione, indica che è più probabile che lo ione si dissolva in quel solvente. Un valore alto positivo indica che lo ione ha meno probabilità di dissolversi.
Cos'è l'energia del reticolo?
L'energia del reticolo è una misura dell'energia contenuta nel reticolo cristallino di un composto, uguale all'energia che verrebbe rilasciata se gli ioni componenti fossero riuniti dall'infinito. L'energia reticolare di un composto può anche essere definita come la quantità di energia richiesta per scomporre un solido ionico nei suoi atomi nella fase gassosa.
I solidi ionici sono composti molto stabili a causa delle entalpie di formazione di molecole ioniche insieme alla stabilità dovuta all'energia reticolare della struttura solida. Ma l'energia del reticolo non può essere misurata sperimentalmente. Pertanto, un ciclo di Born-Haber viene utilizzato per determinare l'energia del reticolo dei solidi ionici. Ci sono diversi termini che devono essere compresi prima di disegnare un ciclo Born-Haber.
- Energia di ionizzazione – La quantità di energia richiesta per rimuovere un elettrone da un atomo neutro nel gas
- Affinità elettronica – La quantità di energia che viene rilasciata quando un elettrone viene aggiunto a un atomo neutro nel gas
- Energia di dissociazione – La quantità di energia necessaria per scomporre un composto in atomi o ioni.
- Energia di sublimazione – La quantità di energia richiesta per convertire un solido nel suo vapore
- Il calore di formazione – Il cambiamento di energia quando un composto si forma dai suoi elementi.
- Legge di Hess – Una legge che afferma che il cambiamento complessivo nell'energia di un certo processo può essere determinato suddividendo il processo in fasi diverse.
Figura 02: Il ciclo Born-Haber per la formazione del fluoruro di litio (LiF)
Il ciclo Born-Haber può essere dato dalla seguente equazione.
Calore di formazione=calore di atomizzazione + energia di dissociazione + somma delle energie di ionizzazione + somma delle affinità elettroniche + energia del reticolo
Allora l'energia del reticolo di un composto può essere ottenuta riorganizzando questa equazione come segue.
Energia del reticolo=calore di formazione – {calore di atomizzazione + energia di dissociazione + somma delle energie di ionizzazione + somma delle affinità elettroniche}
Qual è la differenza tra l'energia di risoluzione e l'energia del reticolo?
Energia di Solvazione vs Energia di Reticolo |
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| L'energia di solvatazione è la variazione dell'energia di Gibbs quando uno ione o una molecola viene trasferito dal vuoto (o dalla fase gassosa) a un solvente. | L'energia del reticolo è una misura dell'energia contenuta nel reticolo cristallino di un composto, uguale all'energia che verrebbe rilasciata se gli ioni componenti fossero riuniti dall'infinito. |
| Principio | |
| L'energia di solvatazione determina il cambiamento di entalpia quando si dissolve un soluto in un solvente. | L'energia del reticolo fornisce il cambiamento di entalpia durante la formazione (o rottura) di un reticolo. |
Riepilogo – Solvation Energy vs Lattice Energy
L'energia di solvatazione è il cambiamento di entalpia di un sistema durante la solvatazione di un soluto in un solvente. L'energia del reticolo è la quantità di energia rilasciata durante la formazione di un reticolo o la quantità di energia necessaria per abbattere un reticolo. La differenza tra l'energia di solvatazione e l'energia del reticolo è che l'energia di solvatazione dà il cambiamento di entalpia quando si dissolve un soluto in un solvente mentre l'energia del reticolo dà il cambiamento di entalpia quando si forma (o si rompe) un reticolo.
