Mahalagang Pagkakaiba – Solvation Energy kumpara sa Lattice Energy
Ang Solvation energy ay ang pagbabago sa Gibbs energy ng isang solvent kapag ang isang solute ay natunaw sa solvent na iyon. Ang enerhiya ng sala-sala ay alinman sa dami ng enerhiya na inilabas sa panahon ng pagbuo ng isang sala-sala mula sa mga ion o ang dami ng enerhiya na kinakailangan upang masira ang isang sala-sala. Ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng solvation energy at lattice energy ay ang solvation energy ay nagbibigay ng pagbabago ng enthalpy kapag tinutunaw ang isang solute sa isang solvent samantalang ang lattice energy ay nagbibigay ng pagbabago ng enthalpy kapag nabuo (o breakdown) ng isang sala-sala.
Ano ang Solvation Energy?
Ang Solvation energy ay ang pagbabago sa Gibbs energy kapag ang isang ion o molekula ay inilipat mula sa vacuum (o ang gas phase) patungo sa isang solvent. Ang Solvation ay ang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng isang solvent at mga molekula o ion ng isang solute. Ang solute ay ang tambalang matutunaw sa solvent. Ang ilang mga solute ay binubuo ng mga molekula samantalang ang ilan ay naglalaman ng mga ion.
Ang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng solvent at solute particle ay tumutukoy sa marami sa mga katangian ng isang solute. Hal: solubility, reactivity, color, atbp. Sa panahon ng proseso ng solvation, ang mga solute particle ay napapalibutan ng mga solvent na molekula na bumubuo ng mga solvation complex. Kapag ang solvent na kasangkot sa solvation na ito ay tubig, ang proseso ay tinatawag na hydration.
Iba't ibang uri ng chemical bond at interaksyon ay nabuo sa panahon ng proseso ng solvation; mga bono ng hydrogen, mga interaksyon ng ion-dipole at mga puwersa ng Van der Waal. Ang mga pantulong na katangian ng solvent at solute ay tumutukoy sa solubility ng isang solute sa isang solvent. Halimbawa, ang polarity ay isang pangunahing kadahilanan na tumutukoy sa solubility ng isang solute sa isang solvent. Ang mga polar solute ay natutunaw nang maayos sa mga polar solvents. Ang mga nonpolar na solute ay natutunaw nang maayos sa mga nonpolar na solvent. Ngunit ang solubility ng mga polar solute sa nonpolar solvents (at vice versa) ay mahirap.
Figure 01: Solvation ng Sodium Cation sa Tubig
Pagdating sa thermodynamics, ang solvation ay posible lamang (spontaneous) kung ang Gibbs energy ng final solution ay mas mababa kaysa sa indibidwal na Gibbs energies ng solvent at solute. Samakatuwid, ang libreng enerhiya ng Gibbs ay dapat na isang negatibong halaga (Ang libreng enerhiya ng Gibbs ng system ay dapat na bawasan pagkatapos ng pagbuo ng solusyon). Kasama sa solvation ang iba't ibang hakbang na may iba't ibang enerhiya.
- Pagbubuo ng isang lukab ng solvent upang makagawa ng espasyo para sa mga solute. Ito ay thermodynamically hindi kanais-nais dahil kapag ang mga pakikipag-ugnayan sa pagitan ng solvent molecule ay nabawasan, at ang entropy ay bumaba.
- Ang paghihiwalay ng solute particle mula sa bulk ay hindi rin kanais-nais sa thermodynamically. Iyon ay dahil nababawasan ang mga pakikipag-ugnayan ng solute-solute.
- Ang pakikipag-ugnayan ng solvent-solute ay nagaganap kapag ang solute ay pumapasok sa solvent cavity ay thermodynamically favorable.
Solvation energy ay kilala rin bilang enthalpy of solvation. Kapaki-pakinabang na ipaliwanag ang pagkalusaw ng ilang mga sala-sala sa mga solvent habang ang ilang mga sala-sala ay hindi. Ang pagbabago ng enthalpy ng solusyon ay ang pagkakaiba sa pagitan ng mga enerhiya ng pagpapakawala ng isang solute mula sa bulk at pagsasama ng solute sa solvent. Kung ang isang ion ay may negatibong halaga para sa enthalpy na pagbabago ng solusyon, ito ay nagpapahiwatig na ang ion ay mas malamang na matunaw sa solvent na iyon. Ang mataas na positibong halaga ay nagpapahiwatig na ang ion ay mas malamang na matunaw.
Ano ang Lattice Energy?
Ang Lattice energy ay isang sukatan ng enerhiya na nasa crystal lattice ng isang compound, katumbas ng enerhiya na ilalabas kung ang mga component ions ay pinagsama-sama mula sa infinity. Ang enerhiya ng sala-sala ng isang tambalan ay maaari ding tukuyin bilang ang dami ng enerhiya na kinakailangan upang masira ang isang ionic solid sa mga atom nito sa gaseous phase.
Ang Ionic solids ay napaka-stable na compound dahil sa mga enthalpies ng pagbuo ng mga ionic molecule kasama ang stability dahil sa lattice energy ng solid structure. Ngunit ang enerhiya ng sala-sala ay hindi masusukat sa eksperimento. Samakatuwid, ang isang Born-Haber cycle ay ginagamit upang matukoy ang enerhiya ng sala-sala ng mga ionic solid. Mayroong ilang mga termino na kailangang maunawaan bago gumuhit ng isang Born-Haber cycle.
- Enerhiya ng ionization – Ang dami ng enerhiya na kinakailangan upang alisin ang isang electron mula sa isang neutral na atom sa gas
- Electron affinity – Ang dami ng enerhiya na inilalabas kapag ang isang electron ay idinagdag sa isang neutral na atom sa gas
- Enerhiya ng dissociation – Ang dami ng enerhiya na kailangan para hatiin ang isang compound sa mga atom o ion.
- Enerhiya ng sublimation – Ang dami ng enerhiya na kailangan para ma-convert ang solid sa vapor nito
- Ang init ng pagbuo – Ang pagbabago sa enerhiya kapag nabuo ang isang tambalan mula sa mga elemento nito.
- Hess’s law – Isang batas na nagsasaad na ang kabuuang pagbabago sa enerhiya ng isang partikular na proseso ay maaaring matukoy sa pamamagitan ng paghahati sa proseso sa iba't ibang hakbang.
Figure 02: Ang Born-Haber cycle para sa pagbuo ng lithium fluoride (LiF)
Ang Born-Haber cycle ay maaaring ibigay sa pamamagitan ng sumusunod na equation.
Heat of formation=init ng atomization + Dissociation energy + sum of ionization energies + sum of electron affinities + lattice energy
Kung gayon ang enerhiya ng sala-sala ng isang tambalan ay maaaring makuha sa pamamagitan ng muling pagsasaayos ng equation na ito bilang sumusunod.
Enerhiya ng sala-sala=init ng pagbuo – {init ng atomization + Dissociation energy + sum of ionization energies + sum of electron affinities}
Ano ang Pagkakaiba sa pagitan ng Solvation Energy at Lattice Energy?
Solvation Energy vs Lattice Energy |
|
| Ang Solvation energy ay ang pagbabago sa Gibbs energy kapag ang isang ion o molekula ay inilipat mula sa vacuum (o ang gas phase) patungo sa isang solvent. | Ang enerhiya ng sala-sala ay isang sukat ng enerhiya na nasa kristal na sala-sala ng isang tambalan, katumbas ng enerhiya na ilalabas kung ang mga component ions ay pinagsama-sama mula sa kawalang-hanggan. |
| Prinsipyo | |
| Solvation energy ay nagbibigay ng pagbabago ng enthalpy kapag natutunaw ang isang solute sa isang solvent. | Ang enerhiya ng sala-sala ay nagbibigay ng pagbabago ng enthalpy kapag nabuo (o nasira) ang isang sala-sala. |
Buod – Solvation Energy vs Lattice Energy
Ang Solvation energy ay ang pagbabago ng enthalpy ng isang system sa panahon ng solvation ng isang solute sa isang solvent. Ang enerhiya ng sala-sala ay ang dami ng enerhiya na inilabas sa panahon ng pagbuo ng isang sala-sala o ang dami ng enerhiya na kinakailangan upang masira ang isang sala-sala. Ang pagkakaiba sa pagitan ng solvation energy at lattice energy ay ang solvation energy ay nagbibigay ng pagbabago ng enthalpy kapag natutunaw ang isang solute sa isang solvent samantalang ang lattice energy ay nagbibigay ng pagbabago ng enthalpy kapag nabuo (o nasira) ang isang sala-sala.
