Unterschied Zwischen Solvatationsenergie Und Gitterenergie

2024 Autor: Mildred Bawerman | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-16 08:37

Hauptunterschied - Lösungsenergie vs. Gitterenergie

Die Lösungsenergie ist die Änderung der Gibbs-Energie eines Lösungsmittels, wenn ein gelöster Stoff in diesem Lösungsmittel gelöst wird. Die Gitterenergie ist entweder die Energiemenge, die während der Bildung eines Gitters aus Ionen freigesetzt wird, oder die Energiemenge, die zum Abbau eines Gitters erforderlich ist. Der Hauptunterschied zwischen Solvatationsenergie und Gitterenergie besteht darin, dass die Solvatationsenergie die Änderung der Enthalpie beim Auflösen eines gelösten Stoffes in einem Lösungsmittel bewirkt, während die Gitterenergie die Änderung der Enthalpie bei der Bildung (oder dem Abbau) eines Gitters ergibt.

INHALT

1. Überblick und Hauptunterschied

2. Was ist Solvatationsenergie

? 3. Was ist Gitterenergie.

4. Vergleich nebeneinander - Solvatationsenergie und Gitterenergie in tabellarischer Form.

5. Zusammenfassung

Was ist Lösungsenergie?

Die Solvatationsenergie ist die Änderung der Gibbs-Energie, wenn ein Ion oder Molekül von einem Vakuum (oder der Gasphase) auf ein Lösungsmittel übertragen wird. Die Lösung ist die Wechselwirkung zwischen einem Lösungsmittel und Molekülen oder Ionen eines gelösten Stoffes. Der gelöste Stoff ist die Verbindung, die im Lösungsmittel gelöst werden soll. Einige gelöste Stoffe bestehen aus Molekülen, während andere Ionen enthalten.

Die Wechselwirkung zwischen Lösungsmittel und gelösten Partikeln bestimmt viele der Eigenschaften eines gelösten Stoffes. Beispiel: Löslichkeit, Reaktivität, Farbe usw. Während des Solvatisierungsprozesses sind gelöste Partikel von Lösungsmittelmolekülen umgeben, die Solvatationskomplexe bilden. Wenn das an dieser Solvatisierung beteiligte Lösungsmittel Wasser ist, wird der Prozess als Hydratation bezeichnet.

Während des Solvatisierungsprozesses entstehen verschiedene Arten chemischer Bindungen und Wechselwirkungen. Wasserstoffbrücken, Ionen-Dipol-Wechselwirkungen und Van-der-Waal-Kräfte. Komplementäre Eigenschaften von Lösungsmittel und gelöstem Stoff bestimmen die Löslichkeit eines gelösten Stoffes in einem Lösungsmittel. Beispielsweise ist die Polarität ein Hauptfaktor, der die Löslichkeit eines gelösten Stoffes in einem Lösungsmittel bestimmt. Polare gelöste Stoffe lösen sich gut in polaren Lösungsmitteln. Unpolare gelöste Stoffe lösen sich gut in unpolaren Lösungsmitteln. Die Löslichkeit polarer gelöster Stoffe in unpolaren Lösungsmitteln (und umgekehrt) ist jedoch schlecht.

Abbildung 01: Lösung eines Natriumkations in Wasser

In Bezug auf die Thermodynamik ist die Solvatisierung nur dann möglich (spontan), wenn die Gibbs-Energie der endgültigen Lösung niedriger ist als die einzelnen Gibbs-Energien von Lösungsmittel und gelöstem Stoff. Daher sollte die freie Gibbs-Energie ein negativer Wert sein (die freie Gibbs-Energie des Systems sollte nach der Bildung der Lösung verringert werden). Die Solvatisierung umfasst verschiedene Schritte mit unterschiedlichen Energien.

1. Bildung eines Lösungsmittelhohlraums, um Platz für gelöste Stoffe zu schaffen. Dies ist thermodynamisch ungünstig, da die Wechselwirkungen zwischen Lösungsmittelmolekülen abnehmen und die Entropie abnimmt.
2. Die Abtrennung des gelösten Partikels von der Masse ist auch thermodynamisch ungünstig. Dies liegt daran, dass die Wechselwirkungen zwischen gelösten Stoffen verringert sind.
3. Die Wechselwirkungen zwischen Lösungsmittel und gelöstem Stoff finden statt, wenn der gelöste Stoff thermodynamisch günstig in den Lösungsmittelhohlraum eintritt.

Die Solvatationsenergie wird auch als Solvatationsenthalpie bezeichnet. Es ist nützlich, die Auflösung einiger Gitter in Lösungsmitteln zu erklären, während einige Gitter dies nicht tun. Die Änderung der Lösungsenthalpie ist der Unterschied zwischen den Energien der Freisetzung eines gelösten Stoffes aus der Masse und der Kombination des gelösten Stoffs mit dem Lösungsmittel. Wenn ein Ion einen negativen Wert für die Enthalpieänderung der Lösung hat, zeigt dies an, dass sich das Ion eher in diesem Lösungsmittel löst. Ein hoher positiver Wert zeigt an, dass sich das Ion weniger wahrscheinlich auflöst.

Was ist Gitterenergie?

Die Gitterenergie ist ein Maß für die im Kristallgitter einer Verbindung enthaltene Energie, die der Energie entspricht, die freigesetzt würde, wenn die Ionenkomponenten aus dem Unendlichen zusammengebracht würden. Die Gitterenergie einer Verbindung kann auch als die Energiemenge definiert werden, die erforderlich ist, um einen ionischen Feststoff in der Gasphase in seine Atome zu zerlegen.

Ionische Feststoffe sind sehr stabile Verbindungen aufgrund der Bildungsenthalpien ionischer Moleküle sowie der Stabilität aufgrund der Gitterenergie der festen Struktur. Die Gitterenergie kann jedoch nicht experimentell gemessen werden. Daher wird ein Born-Haber-Zyklus verwendet, um die Gitterenergie ionischer Feststoffe zu bestimmen. Vor dem Zeichnen eines Born-Haber-Zyklus müssen mehrere Begriffe verstanden werden.

1. Ionisierungsenergie - Die Energiemenge, die erforderlich ist, um ein Elektron aus einem neutralen Atom im Gas zu entfernen
2. Elektronenaffinität - Die Energiemenge, die freigesetzt wird, wenn ein Elektron zu einem neutralen Atom im Gas hinzugefügt wird
3. Dissoziationsenergie - Die Energiemenge, die erforderlich ist, um eine Verbindung in Atome oder Ionen zu zerlegen.
4. Sublimationsenergie - Die Energiemenge, die erforderlich ist, um einen Feststoff in seinen Dampf umzuwandeln
5. Die Bildungswärme - Die Energieänderung, wenn eine Verbindung aus ihren Elementen gebildet wird.
6. Hess'sches Gesetz - Ein Gesetz, das besagt, dass die Gesamtänderung der Energie eines bestimmten Prozesses bestimmt werden kann, indem der Prozess in verschiedene Schritte unterteilt wird.

Abbildung 02: Der Born-Haber-Zyklus zur Bildung von Lithiumfluorid (LiF)

Der Born-Haber-Zyklus kann durch die folgende Gleichung gegeben werden.

Bildungswärme = Zerstäubungswärme + Dissoziationsenergie + Summe der Ionisierungsenergien + Summe der Elektronenaffinitäten + Gitterenergie

Dann kann die Gitterenergie einer Verbindung erhalten werden, indem diese Gleichung wie folgt neu angeordnet wird.

Gitterenergie = Bildungswärme - {Zerstäubungswärme + Dissoziationsenergie + Summe der Ionisierungsenergien + Summe der Elektronenaffinitäten}

Was ist der Unterschied zwischen Solvatationsenergie und Gitterenergie?

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Lösungsenergie gegen Gitterenergie
Die Solvatationsenergie ist die Änderung der Gibbs-Energie, wenn ein Ion oder Molekül von einem Vakuum (oder der Gasphase) auf ein Lösungsmittel übertragen wird.	Die Gitterenergie ist ein Maß für die im Kristallgitter einer Verbindung enthaltene Energie, die der Energie entspricht, die freigesetzt würde, wenn die Ionenkomponenten aus dem Unendlichen zusammengebracht würden.
Prinzip
Die Lösungsenergie ergibt die Änderung der Enthalpie, wenn ein gelöster Stoff in einem Lösungsmittel gelöst wird.	Die Gitterenergie gibt die Änderung der Enthalpie an, wenn ein Gitter gebildet (oder abgebaut) wird.

Zusammenfassung - Lösungsenergie vs. Gitterenergie

Die Solvatationsenergie ist die Änderung der Enthalpie eines Systems während der Solvatisierung eines gelösten Stoffes in einem Lösungsmittel. Gitterenergie ist die Energiemenge, die während der Bildung eines Gitters freigesetzt wird, oder die Energiemenge, die zum Zerlegen eines Gitters erforderlich ist. Der Unterschied zwischen Solvatationsenergie und Gitterenergie besteht darin, dass die Solvatationsenergie die Änderung der Enthalpie ergibt, wenn ein gelöster Stoff in einem Lösungsmittel gelöst wird, während die Gitterenergie die Änderung der Enthalpie ergibt, wenn ein Gitter gebildet (oder abgebaut) wird.