Diferència clau: energia de solvació i energia de gelosia
L'energia de solvació és el canvi en l'energia de Gibbs d'un dissolvent quan un solut es dissol en aquest dissolvent. L'energia de la xarxa és la quantitat d'energia alliberada durant la formació d'una xarxa a partir dels ions o la quantitat d'energia necessària per trencar una xarxa. La diferència clau entre l'energia de solvació i l'energia de gelosia és que l'energia de solvació dóna el canvi d'entalpia quan es dissol un solut en un dissolvent, mentre que l'energia de la gelosia dóna el canvi d'entalpia quan es forma (o trencament) una xarxa.
Què és l'energia de solvació?
L'energia de solvació és el canvi en l'energia de Gibbs quan un ió o molècula es transfereix des del buit (o de la fase gasosa) a un dissolvent. La solvació és la interacció entre un dissolvent i les molècules o ions d'un solut. El solut és el compost que es dissol en el dissolvent. Alguns soluts estan formats per molècules, mentre que alguns contenen ions.
La interacció entre les partícules de dissolvent i solut determina moltes de les propietats d'un solut. Ex: solubilitat, reactivitat, color, etc. Durant el procés de solvació, les partícules de solut estan envoltades de molècules de dissolvent formant complexos de solvació. Quan el dissolvent implicat en aquesta solvació és l'aigua, el procés s'anomena hidratació.
Durant el procés de solvació es formen diferents tipus d'enllaços químics i interaccions; ponts d'hidrogen, interaccions ió-dipol i forces de Van der Waal. Les propietats complementàries del dissolvent i del solut determinen la solubilitat d'un solut en un dissolvent. Per exemple, la polaritat és un factor important que determina la solubilitat d'un solut en un dissolvent. Els soluts polars es dissolen bé en dissolvents polars. Els soluts no polars es dissolen bé en dissolvents no polars. Però la solubilitat dels soluts polars en dissolvents no polars (i viceversa) és baixa.
Figura 01: Solvació d'un catió de sodi a l'aigua
Quan es tracta de termodinàmica, la solvació és possible (espontània) només si l'energia de Gibbs de la solució final és inferior a les energies de Gibbs individuals de dissolvent i solut. Per tant, l'energia lliure de Gibbs hauria de ser un valor negatiu (l'energia lliure de Gibbs del sistema hauria de disminuir després de la formació de la solució). La solvació inclou diferents passos amb diferents energies.
- Formació d'una cavitat de dissolvent per fer espai als soluts. Això és termodinàmicament desfavorable perquè quan les interaccions entre la molècula de dissolvent es redueixen i l'entropia es redueix.
- La separació de la partícula de solut de la massa també és termodinàmicament desfavorable. Això es deu al fet que les interaccions solut-solut disminueixen.
- Les interaccions dissolvent-solut tenen lloc quan el solut entra a la cavitat del dissolvent és termodinàmicament favorable.
L'energia de solvació també es coneix com a entalpia de solvació. És útil per explicar la dissolució d'algunes reticules en dissolvents mentre que algunes reticules no ho fan. El canvi d'entalpia de la solució és la diferència entre les energies d'alliberament d'un solut de la massa i la combinació de solut amb dissolvent. Si un ió té un valor negatiu per al canvi d'entalpia de la solució, indica que és més probable que l'ió es dissolgui en aquest dissolvent. Un valor positiu elevat indica que és menys probable que l'ió es dissolgui.
Què és l'energia de gelosia?
L'energia de la xarxa és una mesura de l'energia continguda a la xarxa cristal·lina d'un compost, igual a l'energia que s'alliberaria si els ions components es reunissin des de l'infinit. L'energia reticular d'un compost també es pot definir com la quantitat d'energia necessària per descompondre un sòlid iònic en els seus àtoms en la fase gasosa.
Els sòlids iònics són compostos molt estables a causa de les entalpies de formació de molècules iòniques juntament amb l'estabilitat deguda a l'energia reticular de l'estructura sòlida. Però l'energia de la xarxa no es pot mesurar experimentalment. Per tant, s'utilitza un cicle de Born-Haber per determinar l'energia reticular dels sòlids iònics. Hi ha diversos termes que cal entendre abans de dibuixar un cicle de Born-Haber.
- Energia d'ionització: la quantitat d'energia necessària per eliminar un electró d'un àtom neutre en el gas
- Afinitat electrònica: la quantitat d'energia que s'allibera quan s'afegeix un electró a un àtom neutre en el gas
- Energia de dissociació: la quantitat d'energia necessària per trencar un compost en àtoms o ions.
- Energia de sublimació: la quantitat d'energia necessària per convertir un sòlid en el seu vapor
- La calor de formació: el canvi d'energia quan es forma un compost a partir dels seus elements.
- Llei de Hess: una llei que estableix que el canvi global en l'energia d'un determinat procés es pot determinar dividint el procés en diferents passos.
Figura 02: el cicle de Born-Haber per a la formació de fluorur de liti (LiF)
El cicle de Born-Haber es pot donar per l'equació següent.
Calor de formació=calor d'atomització + Energia de dissociació + suma d'energies d'ionització + suma d'afinitats electròniques + energia de gelosia
Llavors, l'energia de la xarxa d'un compost es pot obtenir reordenant aquesta equació de la manera següent.
Energia de gelosia=calor de formació – {calor d'atomització + energia de dissociació + suma d'energies d'ionització + suma d'afinitats electròniques}
Quina diferència hi ha entre l'energia de solvació i l'energia de gelosia?
Energia de solvació versus energia de gelosia |
|
| L'energia de solvació és el canvi en l'energia de Gibbs quan un ió o molècula es transfereix del buit (o la fase gasosa) a un dissolvent. | L'energia de la xarxa és una mesura de l'energia continguda a la xarxa cristal·lina d'un compost, igual a l'energia que s'alliberaria si els ions components es reunissin des de l'infinit. |
| Principi | |
| L'energia de solvació dóna el canvi d'entalpia en dissoldre un solut en un dissolvent. | L'energia de la gelosia dóna el canvi d'entalpia quan es forma (o trencament) una xarxa. |
Resum: energia de solvació vs energia de gelosia
L'energia de solvació és el canvi d'entalpia d'un sistema durant la solvació d'un solut en un dissolvent. L'energia de la gelosia és la quantitat d'energia alliberada durant la formació d'una gelosia o la quantitat d'energia necessària per trencar una xarxa. La diferència entre l'energia de solvació i l'energia de gelosia és que l'energia de solvació dóna el canvi d'entalpia quan es dissol un solut en un dissolvent, mentre que l'energia de la gelosia dóna el canvi d'entalpia quan es forma (o trencament) una xarxa.
