Peamine erinevus - lahenduse energia vs võre energia
Lahendusenergia on lahusti Gibbsi energia muutus, kui soluut lahustatakse selles lahustis. Võreenergia on kas ioonidest võre moodustumisel eralduv energiahulk või võre lagundamiseks vajalik energiahulk. Peamine erinevus solvatsioonienergia ja võreenergia vahel on see, et solvatatsioonienergia annab lahusti lahustamisel lahustis entalpia, võre moodustumisel (või lagunemisel) aga võreenergia annab entalpia muutuse.
SISU
1. Ülevaade ja peamine erinevus
2. Mis on lahenduse energia
3. Mis on võre energia
4. Kõrvuti võrdlus - lahenduse energia vs võre energia tabelina
5. Kokkuvõte
Mis on lahenduse energia?
Lahendusenergia on muutus Gibbsi energias, kui ioon või molekul viiakse vaakumist (või gaasifaasist) lahustisse. Solvatsioon on lahusti ja soluudi molekulide või ioonide vastasmõju. Soluut on ühend, mis lahustis lahustatakse. Mõni lahustunud aine koosneb molekulidest, osa aga ioone.
Lahusti ja lahustunud aine osakeste vastastikmõju määrab paljud lahustunud aine omadused. Nt: lahustuvus, reaktsioonivõime, värvus jms. Solvaerimisprotsessi ajal ümbritsevad lahustunud aine osakesed solvendi molekulidega, moodustades solvatsioonikomplekse. Kui selles lahustis on lahustiks vesi, nimetatakse protsessi hüdratatsiooniks.
Solvatatsiooniprotsessi käigus moodustuvad erinevat tüüpi keemilised sidemed ja vastastikmõjud; vesiniksidemed, ioon-dipooli koostoimed ja Van der Waali jõud. Lahusti ja soluudi täiendavad omadused määravad soluudi lahustuvuse lahustis. Näiteks on polaarsus peamine tegur, mis määrab soluudi lahustuvuse lahustis. Polaarsed lahustunud ained lahustuvad hästi polaarsetes lahustites. Mittepolaarsed lahustunud ained lahustuvad hästi mittepolaarsetes lahustites. Kuid polaarsete lahustuvate ainete lahustuvus mittepolaarsetes lahustites (ja vastupidi) on halb.
Joonis 01: naatriumkatiooni lahustamine vees
Termodünaamika osas on solvaatimine võimalik (spontaanne) ainult siis, kui lõpplahuse Gibbsi energia on väiksem kui lahusti ja soluudi Gibbsi individuaalne energia. Seetõttu peaks Gibbsi vaba energia olema negatiivne väärtus (pärast lahuse moodustumist peaks süsteemi Gibbsi vaba energiat vähendama). Lahendus hõlmab erinevaid etappe, millel on erinevad energiad.
- Lahusti õõnsuse moodustumine lahustunud ainete jaoks ruumi loomiseks. See on termodünaamiliselt ebasoodne, sest kui lahusti molekuli koostoimed vähenevad ja entroopia väheneb.
- Termodünaamiliselt on ebasoodne ka tahke aine osakese eraldamine massist. Seda seetõttu, et lahustunud aine ja lahuse vastastikmõjud on vähenenud.
- Lahusti ja soluudi koostoimed toimuvad siis, kui lahustunud aine satub lahustiõõnde, mis on termodünaamiliselt soodne.
Solvatsioonienergiat tuntakse ka solvatsiooni entalpiana. Kasulik on selgitada mõne võre lahustumist lahustites, samas kui mõnda võre mitte. Lahuse entalpia muutus on erinevus soluudi massist vabastamise ja soluudi lahustiga ühendamise energiate vahel. Kui ioonil on lahuse entalpia muutuse jaoks negatiivne väärtus, näitab see, et ioon lahustub tõenäolisemalt selles lahustis. Kõrge positiivne väärtus näitab, et ioon lahustub vähem.
Mis on võreenergia?
Võreenergia on ühendi kristallvõre energia mõõt, mis võrdub energiaga, mis vabaneks, kui komponentioonid viiakse lõpmatusest kokku. Ühendi võreenergiat saab määratleda ka kui ioonse tahke aine gaasifaasis aatomiteks lagundamiseks vajalikku energiahulka.
Ioonsed tahked ained on väga stabiilsed ühendid tänu ioonmolekulide moodustumise entalpiatele ja tahke struktuuri võreenergiast tulenevale stabiilsusele. Kuid võreenergiat ei saa eksperimentaalselt mõõta. Seetõttu kasutatakse iooniliste tahkete võre energia määramiseks Born-Haberi tsüklit. Enne Born-Haberi tsükli joonistamist tuleb mõista mitut mõistet.
- Ionisatsioonienergia - energia hulk, mis on vajalik elektroni eemaldamiseks gaasilises neutraalsest aatomist
- Elektroni afiinsus - energia hulk, mis eraldub gaasi gaasi neutraalsele aatomile elektroni lisamisel
- Dissotsiatsioonienergia - energia hulk, mis on vajalik ühendi lõhustamiseks aatomiteks või ioonideks.
- Sublimatsioonienergia - tahke aine auruks muundamiseks vajalik energiahulk
- Tekkesoojus - energia muutus, kui ühend moodustub selle elementidest.
- Hessi seadus - seadus, mis ütleb, et teatud protsessi energia üldise muutuse saab kindlaks määrata protsessi erinevateks etappideks jaotades.
Joonis 02: Born-Haberi tsükkel liitiumfluoriidi (LiF) moodustamiseks
Born-Haberi tsükli saab anda järgmise võrrandi abil.
Tekkesoojus = pihustamissoojus + dissotsiatsioonienergia + ionisatsioonienergiate summa + elektronide afiinsuste summa + võreenergia
Siis saab ühendi võreenergia selle võrrandi ümberkorraldamise abil järgmiselt.
Võreenergia = moodustumissoojus - {pihustamissoojus + dissotsiatsioonienergia + ionisatsioonienergiate summa + elektronide afiinsuste summa}
Mis vahe on lahutusenergia ja võreenergia vahel?
Erinev artikkel keskel enne tabelit
Lahendusenergia vs võreenergia |
|
| Lahendusenergia on muutus Gibbsi energias, kui ioon või molekul viiakse vaakumist (või gaasifaasist) lahustisse. | Võreenergia on ühendi kristallvõre energia mõõt, mis võrdub energiaga, mis vabaneks, kui komponentioonid viiakse lõpmatusest kokku. |
| Põhimõte | |
| Lahustusenergia annab solpaadi lahustamisel lahustis entalpia muutuse. | Võreenergia annab võre moodustumisel (või lagunemisel) entalpia muutuse. |
Kokkuvõte - Lahendusenergia vs Võreenergia
Solvatsioonienergia on süsteemi entalpia muutus soluudi lahustamisel lahustis. Võreenergia on võre moodustumisel vabanev energia või võre lagundamiseks vajalik energiahulk. Solvatsioonienergia ja võreenergia erinevus seisneb selles, et solvaadienergia lahustis lahustamisel annab entalpia muutuse, samas kui võre moodustumisel (või lagunemisel) annab võreenergia entalpia muutuse.
