Perbezaan Antara Tenaga Solvation dan Kekisi Tenaga

Perbezaan Utama - Solvation Energy vs Tenaga Kekisi
 

Tenaga solvation ialah perubahan dalam tenaga Gibbs pelarut apabila larut dibubarkan dalam pelarut itu. Tenaga kisi adalah sama ada jumlah tenaga yang dikeluarkan semasa pembentukan kisi dari ion atau jumlah tenaga yang diperlukan untuk memecah kisi. The perbezaan utama antara tenaga dan tenaga kekosongan solvation adalah bahawa Tenaga solvation memberikan perubahan entalpi apabila melarutkan larut dalam pelarut sementara tenaga kekisi memberikan perubahan entalpi apabila pembentukan (atau pecahan) kisi.

KANDUNGAN

1. Gambaran Keseluruhan dan Perbezaan Utama
2. Apakah Solvation Energy
3. Apakah Lattice Energy
4. Side by Side Comparison - Solvation Energy vs Lattice Energy in Form Tabular
5. Ringkasan

Apakah Solvation Energy?

Tenaga solvation ialah perubahan dalam tenaga Gibbs apabila ion atau molekul dipindahkan dari vakum (atau fasa gas) ke pelarut. Solvation adalah interaksi antara pelarut dan molekul atau ion larut. Larut adalah sebatian yang akan dibubarkan dalam pelarut. Beberapa larutan terdiri daripada molekul manakala beberapa mengandungi ion.

Interaksi antara zarah pelarut dan zat terlarut menentukan banyak sifat larut. Ex: kelarutan, kereaktifan, warna, dan sebagainya. Semasa proses solvation, zarah larut dikelilingi oleh molekul pelarut yang membentuk kompleks pelarut. Apabila pelarut yang terlibat dalam solvation ini adalah air, proses itu disebut penghidratan.

Jenis bon dan interaksi kimia yang berbeza terbentuk semasa proses solvation; bon hidrogen, interaksi ion dipole dan daya Van der Waal. Sifat pelengkap pelarut dan larut menentukan keterlarutan larutan dalam pelarut. Sebagai contoh, polaritas adalah faktor utama yang menentukan kelarutan larut dalam pelarut. Larutan polar larut dalam pelarut kutub. Larutan nonpolar larut dengan baik dalam pelarut nonpolar. Tetapi kelarutan larutan polar dalam pelarut nonpolar (dan sebaliknya) adalah miskin.

Rajah 01: Penyelesaian Natrium Kation dalam Air

Apabila ia datang kepada termodinamik, solvable adalah mungkin (spontan) hanya jika tenaga Gibbs penyelesaian akhir adalah lebih rendah daripada tenaga individu Gibbs pelarut dan larut. Oleh itu, tenaga bebas Gibbs harus menjadi nilai negatif (Gibbs tenaga bebas sistem harus dikurangkan selepas pembentukan penyelesaian). The solvation termasuk langkah-langkah yang berbeza dengan tenaga yang berlainan.

1. Pembentukan rongga pelarut untuk membuat ruang untuk larut. Ini adalah termodinamik yang tidak menguntungkan kerana apabila interaksi antara molekul pelarut menurun, dan entropi menurun.
2. Pemisahan zarah larut dari pukal juga secara termodinamik tidak menguntungkan. Ini kerana interaksi solute-solute berkurangan.
3. Interaksi larutan pelarut berlaku apabila larutan memasuki rongga pelarut adalah baik secara termodinamik.

Tenaga solvation juga dikenali sebagai enthalpy solvation. Ia berguna untuk menjelaskan pembubaran beberapa kisi dalam pelarut manakala sesetengah kisi-kisi tidak. Perubahan enthalpy penyelesaian adalah perbezaan antara tenaga melepaskan larut dari pukal dan menggabungkan larut dengan pelarut. Jika ion mempunyai nilai negatif bagi perubahan entalpi penyelesaian, ia menunjukkan bahawa ion lebih cenderung untuk larut dalam pelarut itu. Nilai positif yang tinggi menunjukkan bahawa ion kurang cenderung untuk dibubarkan.

Apa itu Lattice Energy?

Tenaga kekisi adalah ukuran tenaga yang terkandung dalam kekisi kristal sebatian, sama dengan tenaga yang akan dikeluarkan jika ion komponen dibawa bersama dari tak terhingga. Tenaga kekisi sebatian juga boleh ditakrifkan sebagai jumlah tenaga yang diperlukan untuk memecah suatu pepejal ionik ke dalam atom-atomnya dalam fasa gas.

 Pepejal ionik adalah sebatian yang sangat stabil kerana enthalpies pembentukan molekul ionik bersama-sama dengan kestabilan kerana tenaga kekisi struktur padat. Tetapi tenaga kekisi tidak boleh diukur secara eksperimen. Oleh itu, a Kitaran Born-Haber digunakan untuk menentukan tenaga kisi ion pepejal ionik. Terdapat beberapa istilah yang perlu difahami sebelum menarik kitaran Born-Haber.

1. Tenaga ionisasi - Jumlah tenaga yang diperlukan untuk mengeluarkan elektron daripada atom neutral dalam gas
2. Hubungan elektron - Jumlah tenaga yang dikeluarkan apabila elektron ditambah kepada atom neutral dalam gas
3. Tenaga penyisihan - Jumlah tenaga yang diperlukan untuk memecahkan sebatian ke dalam atom atau ion.
4. Tenaga penyejukan - Jumlah tenaga yang diperlukan untuk menukar pepejal ke dalam wapnya
5. Haba pembentukan - Perubahan tenaga apabila sebatian terbentuk daripada unsur-unsurnya.
6. Undang-undang Hess - Undang-undang yang menyatakan bahawa perubahan keseluruhan dalam tenaga proses tertentu boleh ditentukan dengan memecahkan proses ke dalam langkah yang berbeza.

Rajah 02: Kitaran Born-Haber untuk pembentukan lithium fluoride (LiF)

Kitaran Born-Haber boleh diberikan oleh persamaan berikut.

Haba pembentukan = haba pengabusan + Tenaga penyisihan + jumlah tenaga ionisasi + jumlah afinitas elektron + tenaga kekisi

Maka tenaga kisi sebatian boleh diperolehi dengan menyusun semula persamaan ini seperti berikut.

Tenaga kisi = haba pembentukan - haba atomisasi + Tenaga penyisihan + jumlah tenaga ionisasi + jumlah sebatian elektron

Apakah Perbezaan Antara Tenaga Solvation dan Tenaga Lattice?

Solvation Energy vs Lattice Energy
Tenaga solvation ialah perubahan tenaga Gibbs apabila ion atau molekul dipindahkan dari vakum (atau fasa gas) ke pelarut.	Tenaga kekisi adalah ukuran tenaga yang terkandung dalam kekisi kristal sebatian, sama dengan tenaga yang akan dikeluarkan jika ion komponen dibawa bersama dari infinity.
Prinsip
Tenaga solvation memberikan perubahan entalpi apabila melarutkan larut dalam pelarut.	Tenaga kekisi memberikan perubahan entalpi apabila pembentukan (atau pecahan) kisi.

Ringkasan - Solvation Energy vs Tenaga Kekisi

Tenaga solvation adalah perubahan entalpi suatu sistem semasa solusi pelarut dalam pelarut. Tenaga kekisi adalah jumlah tenaga yang dikeluarkan semasa pembentukan kisi atau jumlah tenaga yang diperlukan untuk memecah kisi. Perbezaan antara tenaga solvation dan tenaga kekisi adalah bahawa tenaga solvation memberikan perubahan entalpi apabila melarutkan larut dalam pelarut sementara tenaga kekisi memberikan perubahan entalpi apabila pembentukan (atau pecahan) kisi.

Rujukan:

1. "Lattice Energy." chem.purdue.edu. Terdapat di sini 
2. Kesatuan Antarabangsa Kimia Murni dan Terapan. "Tenaga solvation." IUPAC Gold Book - tenaga solvation. Terdapat di sini 
3. "Solvation." Wikipedia, Yayasan Wikimedia, 5 Mac 2018. Boleh didapati di sini

Image Courtesy:

1.'Na + H2O'By Taxman (Domain Awam) melalui Wikimedia Commons  
2. 'Pusingan-haber kitaran LiF'By Jkwchui - Kerja sendiri, (CC BY-SA 3.0) melalui Wikimedia Commons