الفرق الرئيسي - طاقة المحلول مقابل طاقة الشبكة
طاقة الذوبان هي التغير في طاقة جيبس للمذيب عندما يذوب في هذا المذيب. الطاقة الشبكية هي إما كمية الطاقة المنبعثة أثناء تكوين شبكة من الأيونات أو كمية الطاقة المطلوبة لتحطيم الشبكة. يتمثل الاختلاف الرئيسي بين طاقة الذوبان والطاقة الشبكية في أن طاقة الذوبان تعطي التغيير في المحتوى الحراري عند إذابة مادة مذابة في مذيب بينما تعطي الطاقة الشبكية تغيير المحتوى الحراري عند تكوين (أو انهيار) الشبكة.
ما هي طاقة المحلول؟
طاقة الذوبان هي التغير في طاقة جيبس عندما ينتقل أيون أو جزيء من فراغ (أو طور غاز) إلى مذيب. الذوبان هو التفاعل بين المذيب وجزيئات أو أيونات المذاب. المذاب هو المركب الذي سيذوب في المذيب. تتكون بعض المواد المذابة من جزيئات بينما يحتوي البعض الآخر على أيونات.
يحدد التفاعل بين جزيئات المذيب والمذاب العديد من خصائص المذاب. على سبيل المثال: القابلية للذوبان ، والتفاعلية ، واللون ، وما إلى ذلك. أثناء عملية الذوبان ، تُحاط الجزيئات المذابة بجزيئات المذيبات التي تشكل معقدات الإذابة. عندما يكون المذيب المتضمن في هذا المحلول هو الماء ، فإن العملية تسمى الترطيب.
تتشكل أنواع مختلفة من الروابط والتفاعلات الكيميائية أثناء عملية الذوبان ؛ روابط هيدروجينية وتفاعلات أيون ثنائي القطب وقوى فان دير وال. تحدد الخصائص التكميلية للمذيب والمذاب قابلية الذوبان في المذيب.على سبيل المثال ، تعتبر القطبية عاملاً رئيسياً يحدد قابلية الذوبان في المذيب. المذابات القطبية تذوب جيدًا في المذيبات القطبية. تذوب المواد المذابة غير القطبية جيدًا في المذيبات غير القطبية. لكن ذوبان المواد القطبية في المذيبات غير القطبية (والعكس صحيح) ضعيف.
الشكل 01: إذابة كاتيون الصوديوم في الماء
عندما يتعلق الأمر بالديناميكا الحرارية ، يكون الحل ممكنًا (تلقائيًا) فقط إذا كانت طاقة جيبس للمحلول النهائي أقل من طاقات جيبس الفردية للمذيب والمذاب. لذلك ، يجب أن تكون طاقة جيبس الحرة ذات قيمة سالبة (يجب تقليل طاقة جيبس الحرة للنظام بعد تكوين المحلول). يتضمن الحل خطوات مختلفة مع طاقات مختلفة.
- تكوين تجويف مذيب لإفساح المجال للمذابات. هذا غير مواتٍ من الناحية الديناميكية الحرارية لأنه عندما تنخفض التفاعلات بين جزيء المذيب ، وينخفض الانتروبيا.
- فصل الجسيمات المذابة عن الكتلة هو أيضًا غير مواتٍ للديناميكا الحرارية. وذلك لأن تفاعلات المذاب المذاب تنخفض.
- تحدث تفاعلات المذيب المذاب عندما يدخل المذاب إلى تجويف المذيب بشكل ديناميكي حراري مفضل.
تُعرف طاقة الذوبان أيضًا باسم المحتوى الحراري للذوبان. من المفيد شرح انحلال بعض المشابك في المذيبات بينما لا تفعل ذلك بعض المشابك. تغيير المحتوى الحراري للمحلول هو الفرق بين طاقات إطلاق المذاب من الكتلة والجمع بين المذاب والمذيب. إذا كان للأيون قيمة سالبة لتغيير المحتوى الحراري في المحلول ، فهذا يشير إلى أن الأيون من المرجح أن يذوب في هذا المذيب.تشير القيمة الموجبة العالية إلى أن احتمال ذوبان الأيون أقل.
ما هي الطاقة الشبكية؟
طاقة الشبكة هي مقياس للطاقة الموجودة في الشبكة البلورية لمركب ما ، تساوي الطاقة التي سيتم إطلاقها إذا تم تجميع أيونات المكونات معًا من اللانهاية. يمكن أيضًا تعريف الطاقة الشبكية لمركب ما على أنها كمية الطاقة المطلوبة لتحطيم مادة صلبة أيونية إلى ذراتها في المرحلة الغازية.
المواد الصلبة الأيونية هي مركبات مستقرة جدًا بسبب المحتوى الحراري لتكوين الجزيئات الأيونية جنبًا إلى جنب مع الاستقرار بسبب الطاقة الشبكية للبنية الصلبة. لكن طاقة الشبكة لا يمكن قياسها تجريبياً. لذلك ، يتم استخدام دورة Born-Haber لتحديد الطاقة الشبكية للمواد الصلبة الأيونية. هناك عدة مصطلحات يجب فهمها قبل رسم دورة Born-Haber.
- طاقة التأين - مقدار الطاقة المطلوبة لإزالة إلكترون من ذرة محايدة في الغازية
- تقارب الإلكترون - مقدار الطاقة التي يتم إطلاقها عند إضافة إلكترون إلى ذرة محايدة في الغازية
- طاقة التفكك - مقدار الطاقة المطلوبة لتفكيك مركب إلى ذرات أو أيونات.
- طاقة التسامي - مقدار الطاقة المطلوبة لتحويل مادة صلبة إلى بخار
- حرارة التكوين - التغير في الطاقة عندما يتكون المركب من عناصره.
- قانون هيس - قانون ينص على أن التغيير الكلي في طاقة عملية معينة يمكن تحديده من خلال تقسيم العملية إلى خطوات مختلفة.
الشكل 02: دورة Born-Haber لتشكيل فلوريد الليثيوم (LiF)
يمكن إعطاء دورة Born-Haber بالمعادلة التالية
حرارة التكوين=حرارة الانحلال + طاقة التفكك + مجموع طاقات التأين + مجموع تقارب الإلكترون + طاقة الشبكة
ثم يمكن الحصول على الطاقة الشبكية للمركب بإعادة ترتيب هذه المعادلة على النحو التالي.
طاقة شعرية=حرارة التكوين - {حرارة الانحلال + طاقة التفكك + مجموع طاقات التأين + مجموع تقارب الإلكترون}
ما هو الفرق بين طاقة المذيبات والطاقة شعرية؟
طاقة المذيبات مقابل طاقة الشبكة |
|
| طاقة الذوبان هي التغير في طاقة جيبس عندما ينتقل أيون أو جزيء من فراغ (أو طور غاز) إلى مذيب. | طاقة الشبكة هي مقياس للطاقة الموجودة في الشبكة البلورية لمركب ما ، تساوي الطاقة التي سيتم إطلاقها إذا تم تجميع أيونات المكونات معًا من اللانهاية. |
| المبدأ | |
| تعطي طاقة الإذابة التغيير في المحتوى الحراري عند إذابة مادة مذابة في مذيب. | تعطي الطاقة الشبكية التغير في المحتوى الحراري عند تكوين (أو انهيار) الشبكة. |
ملخص - طاقة الذوبان مقابل طاقة الشبكة
طاقة الذوبان هي تغير المحتوى الحراري لنظام أثناء إذابة مادة مذابة في مذيب. الطاقة الشبكية هي كمية الطاقة المنبعثة أثناء تكوين الشبكة أو كمية الطاقة المطلوبة لتحطيم الشبكة. الفرق بين طاقة الذوبان والطاقة الشبكية هو أن طاقة الذوبان تعطي تغير المحتوى الحراري عند إذابة مادة مذابة في مذيب بينما تعطي الطاقة الشبكية تغير المحتوى الحراري عند تكوين (أو انهيار) الشبكة.
