Belangrijkste verschil - Oplossingsenergie versus roosterenergie
Oplossingsenergie is de verandering in de Gibbs-energie van een oplosmiddel wanneer een opgeloste stof in dat oplosmiddel wordt opgelost. Rooster-energie is de hoeveelheid energie die vrijkomt tijdens de vorming van een rooster uit ionen of de hoeveelheid energie die nodig is om een rooster af te breken. De belangrijk verschil tussen solvatatie-energie en rooster-energie is dat solvatatie-energie de verandering van enthalpie geeft bij het oplossen van een opgeloste stof in een oplosmiddel, terwijl rooster-energie de verandering van enthalpie geeft bij vorming (of afbraak) van een rooster.
INHOUD
1. Overzicht en belangrijkste verschil
2. Wat is oplossingsenergie
3. Wat is rooster-energie
4. Vergelijking zij aan zij - Oplossingsenergie versus rooster-energie in tabelvorm
5. Samenvatting
Wat is oplossingsenergie?
Oplossingsenergie is de verandering in Gibbs-energie wanneer een ion of molecuul wordt overgedragen van een vacuüm (of de gasfase) naar een oplosmiddel. Oplossing is de interactie tussen een oplosmiddel en moleculen of ionen van een opgeloste stof. De opgeloste stof is de verbinding die zal worden opgelost in het oplosmiddel. Sommige opgeloste stoffen zijn samengesteld uit moleculen, terwijl andere ionen bevatten.
De interactie tussen oplosmiddel- en opgeloste deeltjes bepaalt veel van de eigenschappen van een opgeloste stof. Vb: oplosbaarheid, reactiviteit, kleur, enz. Tijdens het solvatatieproces worden opgeloste deeltjes omgeven door oplosmiddelmoleculen die solvatatiecomplexen vormen. Wanneer het bij deze solvatatie betrokken oplosmiddel water is, wordt het proces hydratatie genoemd.
Tijdens het solvatatieproces worden verschillende soorten chemische bindingen en interacties gevormd; waterstofbruggen, ion-dipool-interacties en Van der Waal-krachten. Complementaire eigenschappen van oplosmiddel en opgeloste stof bepalen de oplosbaarheid van een opgeloste stof in een oplosmiddel. De polariteit is bijvoorbeeld een belangrijke factor die de oplosbaarheid van een opgeloste stof in een oplosmiddel bepaalt. Polaire opgeloste stoffen lossen goed op in polaire oplosmiddelen. Niet-polaire opgeloste stoffen lossen goed op in niet-polaire oplosmiddelen. Maar de oplosbaarheid van polaire opgeloste stoffen in niet-polaire oplosmiddelen (en vice versa) is slecht.
Figuur 01: Oplossing van een natriumkation in water
Als het gaat om thermodynamica, is de solvatatie (spontaan) alleen mogelijk als de Gibbs-energie van de uiteindelijke oplossing lager is dan de individuele Gibbs-energieën van oplosmiddel en opgeloste stof. Daarom moet de Gibbs-vrije energie een negatieve waarde hebben (Gibbs-vrije energie van het systeem moet worden verlaagd na de vorming van de oplossing). De solvatatie omvat verschillende stappen met verschillende energieën.
- Vorming van een holte van oplosmiddel om ruimte te maken voor opgeloste stoffen. Dit is thermodynamisch ongunstig omdat wanneer de interacties tussen oplosmiddelmoleculen worden verminderd en de entropie wordt verminderd.
- Scheiding van het opgeloste deeltje uit de bulk is ook thermodynamisch ongunstig. Dat komt doordat de interacties tussen opgeloste stof en opgeloste stof worden verminderd.
- De interacties tussen oplosmiddel en opgeloste stof vinden plaats wanneer opgeloste stof de holte van het oplosmiddel binnendringt en is thermodynamisch gunstig.
Oplossingsenergie is ook bekend als de enthalpie van solvatatie. Het is nuttig om het oplossen van sommige roosters in oplosmiddelen uit te leggen, terwijl andere roosters dat niet doen. De verandering van de enthalpie van de oplossing is het verschil tussen de energieën van het vrijmaken van een opgeloste stof uit bulk en het combineren van opgeloste stof met oplosmiddel. Als een ion een negatieve waarde heeft voor de enthalpie-verandering van de oplossing, geeft dit aan dat het ion waarschijnlijker zal oplossen in dat oplosmiddel. Een hoge positieve waarde geeft aan dat het ion minder snel oplost.
Wat is rooster-energie?
Rooster-energie is een maat voor de energie die zich in het kristalrooster van een verbinding bevindt, gelijk aan de energie die zou vrijkomen als de samenstellende ionen vanuit oneindigheid samen zouden worden gebracht. De roosterenergie van een verbinding kan ook worden gedefinieerd als de hoeveelheid energie die nodig is om een ionische vaste stof in zijn atomen in de gasfase af te breken.
Ionische vaste stoffen zijn zeer stabiele verbindingen vanwege de enthalpieën van de vorming van ionische moleculen, samen met de stabiliteit als gevolg van de rooster-energie van de vaste structuur. Maar de rooster-energie kan niet experimenteel worden gemeten. Daarom wordt een Born-Haber-cyclus gebruikt om de rooster-energie van ionische vaste stoffen te bepalen. Er zijn verschillende termen die moeten worden begrepen voordat een Born-Haber-cyclus wordt getekend.
- Ionisatie-energie - De hoeveelheid energie die nodig is om een elektron te verwijderen uit een neutraal atoom in het gasvormige
- Elektronenaffiniteit - De hoeveelheid energie die vrijkomt wanneer een elektron wordt toegevoegd aan een neutraal atoom in het gasvormige
- Dissociatie-energie - De hoeveelheid energie die nodig is om een verbinding in atomen of ionen te splitsen.
- Sublimatie-energie - De hoeveelheid energie die nodig is om een vaste stof in zijn damp om te zetten
- De vormingswarmte - De verandering in energie wanneer een verbinding wordt gevormd uit zijn elementen.
- De wet van Hess - Een wet die stelt dat de algehele verandering in de energie van een bepaald proces kan worden bepaald door het proces op te splitsen in verschillende stappen.
Figuur 02: De Born-Haber-cyclus voor de vorming van lithiumfluoride (LiF)
De Born-Haber-cyclus kan worden gegeven door de volgende vergelijking.
Vormingswarmte = verstuivingswarmte + dissociatie-energie + som van ionisatie-energieën + som van elektronenaffiniteiten + rooster-energie
Vervolgens kan de rooster-energie van een verbinding worden verkregen door deze vergelijking als volgt te herschikken.
Rooster-energie = vormingswarmte - {verstuivingswarmte + dissociatie-energie + som van ionisatie-energieën + som van elektronenaffiniteiten}
Wat is het verschil tussen oplos-energie en rooster-energie?
Diff Artikel Midden voor Tafel
Oplossingsenergie versus roosterenergie |
|
| Oplossingsenergie is de verandering in Gibbs-energie wanneer een ion of molecuul wordt overgedragen van een vacuüm (of de gasfase) naar een oplosmiddel. | Rooster-energie is een maat voor de energie die zich in het kristalrooster van een verbinding bevindt, gelijk aan de energie die zou vrijkomen als de samenstellende ionen vanuit oneindigheid samen zouden worden gebracht. |
| Beginsel | |
| Oplossingsenergie geeft de verandering van enthalpie bij het oplossen van een opgeloste stof in een oplosmiddel. | Rooster-energie geeft de verandering van enthalpie bij vorming (of afbraak) van een rooster. |
Samenvatting - Oplossingsenergie versus roosterenergie
Oplossingsenergie is de verandering van enthalpie van een systeem tijdens het oplossen van een opgeloste stof in een oplosmiddel. Rooster-energie is de hoeveelheid energie die vrijkomt tijdens de vorming van een rooster of de hoeveelheid energie die nodig is om een rooster af te breken. Het verschil tussen solvatatie-energie en rooster-energie is dat solvatatie-energie de verandering van enthalpie geeft bij het oplossen van een opgeloste stof in een oplosmiddel, terwijl roosterenergie de verandering van enthalpie geeft bij vorming (of afbraak) van een rooster.
