Diferença entre energia de solvatação e energia de treliça

Diferença chave - Energia de solvatação vs Malha Energia
 

Energia de solvatação é a mudança na energia de Gibbs de um solvente quando um soluto é dissolvido nesse solvente. Energia da rede é a quantidade de energia liberada durante a formação de uma rede a partir de íons ou a quantidade de energia necessária para quebrar uma rede. o diferença chave entre energia de solvatação e energia da rede é que a energia de solvatação fornece a alteração da entalpia ao dissolver um soluto em um solvente, enquanto a energia da rede fornece a alteração de entalpia quando a formação (ou quebra) de uma rede.

CONTEÚDO

1. Visão geral e principais diferenças
2. O que é energia de solvatação
3. O que é energia de treliça
4. Comparação lado a lado - energia de solvência versus energia de treliça em forma de tabela
5. Resumo

O que é energia de solvatação?

Energia de solvatação é a mudança na energia de Gibbs quando um íon ou molécula é transferido do vácuo (ou da fase gasosa) para um solvente. A solvatação é a interação entre um solvente e moléculas ou íons de um soluto. O soluto é o composto que será dissolvido no solvente. Alguns solutos são compostos de moléculas, enquanto outros contêm íons.

A interação entre as partículas do solvente e do soluto determina muitas das propriedades de um soluto. Ex: solubilidade, reatividade, cor, etc. Durante o processo de solvatação, as partículas de soluto são cercadas por moléculas de solvente formando complexos de solvência. Quando o solvente envolvido nesta solvatação é a água, o processo é chamado de hidratação.

Diferentes tipos de ligações e interações químicas são formados durante o processo de solvatação; ligações de hidrogênio, interações íon-dipolo e forças de Van der Waal. Propriedades complementares de solvente e soluto determinam a solubilidade de um soluto em um solvente. Por exemplo, a polaridade é um fator importante que determina a solubilidade de um soluto em um solvente. Os solutos polares se dissolvem bem em solventes polares. Os solutos não polares se dissolvem bem em solventes não polares. Mas a solubilidade de solutos polares em solventes não polares (e vice-versa) é baixa.

Figura 01: Solvação de um cátion de sódio em água

Quando se trata de termodinâmica, a solvatação é possível (espontânea) somente se a energia de Gibbs da solução final for menor que as energias individuais de solvente e soluto de Gibbs. Portanto, a energia livre de Gibbs deve ter um valor negativo (a energia livre de Gibbs do sistema deve ser diminuída após a formação da solução). A solvatação inclui etapas diferentes com energias diferentes.

1. Formação de uma cavidade de solvente para abrir espaço para solutos. Isso é termodinamicamente desfavorável, porque quando as interações entre as moléculas de solvente são diminuídas e a entropia é reduzida.
2. A separação da partícula de soluto do volume também é termodinamicamente desfavorável. Isso ocorre porque as interações soluto-soluto diminuem.
3. As interações solvente-soluto ocorrem quando o soluto entra na cavidade do solvente é termodinamicamente favorável.

A energia de solvatação também é conhecida como entalpia da solvatação. É útil explicar a dissolução de algumas treliças em solventes, enquanto outras não. A mudança de entalpia da solução é a diferença entre as energias da liberação de um soluto a granel e a combinação do soluto com o solvente. Se um íon tiver um valor negativo para a mudança de entalpia da solução, isso indica que é mais provável que o íon se dissolva nesse solvente. Um valor positivo alto indica que é menos provável que o íon se dissolva.

O que é energia de treliça?

A energia da rede é uma medida da energia contida na rede de cristal de um composto, igual à energia que seria liberada se os íons componentes fossem reunidos desde o infinito. A energia da rede de um composto também pode ser definida como a quantidade de energia necessária para decompor um sólido iônico em seus átomos na fase gasosa.

 Os sólidos iônicos são compostos muito estáveis ​​devido às entalpias de formação de moléculas iônicas, juntamente com a estabilidade devido à energia da estrutura da estrutura sólida. Mas a energia da rede não pode ser medida experimentalmente. Portanto, um Ciclo de Born-Haber é usado para determinar a energia da rede de sólidos iônicos. É necessário entender vários termos antes de desenhar um ciclo de Born-Haber.

1. Energia de ionização - A quantidade de energia necessária para remover um elétron de um átomo neutro no gás
2. Afinidade eletrônica - A quantidade de energia liberada quando um elétron é adicionado a um átomo neutro no gás
3. Energia de dissociação - A quantidade de energia necessária para separar um composto em átomos ou íons.
4. Energia de sublimação - a quantidade de energia necessária para converter um sólido em seu vapor
5. O calor da formação - A mudança de energia quando um composto é formado a partir de seus elementos.
6. Lei de Hess - Uma lei que afirma que a mudança geral na energia de um determinado processo pode ser determinada dividindo o processo em diferentes etapas.

Figura 02: O ciclo de Born-Haber para a formação de fluoreto de lítio (LiF)

O ciclo de Born-Haber pode ser dado pela seguinte equação.

Calor de formação = calor de atomização + energia de dissociação + soma das energias de ionização + soma das afinidades elétricas + energia da rede

Então a energia da rede de um composto pode ser obtida reorganizando esta equação da seguinte maneira.

Energia da rede = calor da formação - calor da atomização + energia de dissociação + soma das energias de ionização + soma das afinidades de elétrons

Qual é a diferença entre energia de solvatação e energia de treliça?

Energia de solvência vs energia de treliça
Energia de solvatação é a mudança na energia de Gibbs quando um íon ou molécula é transferido do vácuo (ou da fase gasosa) para um solvente.	A energia da rede é uma medida da energia contida na rede de cristal de um composto, igual à energia que seria liberada se os íons componentes fossem reunidos desde o infinito.
Princípio
A energia de solvatação fornece a mudança de entalpia ao dissolver um soluto em um solvente.	A energia da rede fornece a mudança de entalpia quando a formação (ou quebra) de uma rede.

Sumário - Energia de solvatação vs Malha Energia

Energia de solvatação é a mudança de entalpia de um sistema durante a solvatação de um soluto em um solvente. Energia da rede é a quantidade de energia liberada durante a formação de uma rede ou a quantidade de energia necessária para quebrar uma rede. A diferença entre energia de solvência e energia da rede é que a energia de solvência fornece a mudança de entalpia ao dissolver um soluto em um solvente, enquanto a energia da rede fornece a alteração de entalpia quando a formação (ou quebra) de uma rede.

Referência:

1. "Energia da Malha". chem.purdue.edu. Disponivel aqui 
2. União Internacional de Química Pura e Aplicada. "Energia de solvatação." IUPAC Gold Book - energia de solvatação. Disponivel aqui 
3. "Solvação". Wikipedia, Wikimedia Foundation, 5 de março de 2018. Disponível aqui

Cortesia da imagem:

1.'Na + H2O'By Taxman (Domínio Público) via Commons Wikimedia  
2.'Ciclo nascido-haber LiF'By Jkwchui - Trabalho próprio, (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia