Diferencia clave: energía de solvatación frente a energía de celosía
La energía de solvatación es el cambio en la energía de Gibbs de un solvente cuando un soluto se disuelve en ese solvente. La energía de celosía es la cantidad de energía liberada durante la formación de una celosía a partir de iones o la cantidad de energía necesaria para romper una celosía. La diferencia clave entre la energía de solvatación y la energía de celosía es que la energía de solvatación da el cambio de entalpía cuando se disuelve un soluto en un solvente, mientras que la energía de celosía da el cambio de entalpía cuando se forma (o descompone) una celosía.
CONTENIDO
1. Descripción general y diferencia clave
2. Qué es la energía de solvatación
3. Qué es la energía de celosía
4. Comparación lado a lado: energía de solvatación frente a energía de celosía en forma tabular
5. Resumen
¿Qué es la energía de solvatación?
La energía de solvatación es el cambio en la energía de Gibbs cuando un ión o molécula se transfiere desde el vacío (o la fase gaseosa) a un disolvente. La solvatación es la interacción entre un solvente y moléculas o iones de un soluto. El soluto es el compuesto que se va a disolver en el solvente. Algunos solutos están compuestos de moléculas, mientras que otros contienen iones.
La interacción entre el solvente y las partículas de soluto determina muchas de las propiedades de un soluto. Ej: solubilidad, reactividad, color, etc. Durante el proceso de solvatación, las partículas de soluto están rodeadas por moléculas de solvente formando complejos de solvatación. Cuando el solvente involucrado en esta solvatación es agua, el proceso se llama hidratación.
Se forman diferentes tipos de enlaces químicos e interacciones durante el proceso de solvatación; enlaces de hidrógeno, interacciones ion-dipolo y fuerzas de Van der Waal. Las propiedades complementarias del solvente y el soluto determinan la solubilidad de un soluto en un solvente. Por ejemplo, la polaridad es un factor importante que determina la solubilidad de un soluto en un solvente. Los solutos polares se disuelven bien en solventes polares. Los solutos no polares se disuelven bien en disolventes no polares. Pero la solubilidad de los solutos polares en solventes no polares (y viceversa) es pobre.
Figura 01: Solvatación de un catión de sodio en agua
Cuando se trata de termodinámica, la solvatación es posible (espontánea) solo si la energía de Gibbs de la solución final es menor que las energías de Gibbs individuales de solvente y soluto. Por lo tanto, la energía libre de Gibbs debe ser un valor negativo (la energía libre de Gibbs del sistema debe reducirse después de la formación de la solución). La solvatación incluye diferentes pasos con diferentes energías.
- Formación de una cavidad de disolvente para dejar espacio a los solutos. Esto es termodinámicamente desfavorable porque cuando las interacciones entre la molécula de disolvente se reducen y la entropía disminuye.
- La separación de la partícula de soluto de la masa también es termodinámicamente desfavorable. Esto se debe a que las interacciones soluto-soluto disminuyen.
- Las interacciones disolvente-soluto tienen lugar cuando el soluto entra en la cavidad del disolvente y es termodinámicamente favorable.
La energía de solvatación también se conoce como entalpía de solvatación. Es útil explicar la disolución de algunas celosías en disolventes, mientras que otras no. El cambio de entalpía de la solución es la diferencia entre las energías de liberar un soluto a granel y combinar soluto con solvente. Si un ion tiene un valor negativo para el cambio de entalpía de la solución, indica que es más probable que el ion se disuelva en ese solvente. Un valor positivo alto indica que es menos probable que el ion se disuelva.
¿Qué es Lattice Energy?
La energía de celosía es una medida de la energía contenida en el entramado cristalino de un compuesto, igual a la energía que se liberaría si los iones componentes se unieran desde el infinito. La energía reticular de un compuesto también se puede definir como la cantidad de energía necesaria para descomponer un sólido iónico en sus átomos en la fase gaseosa.
Los sólidos iónicos son compuestos muy estables debido a las entalpías de formación de moléculas iónicas junto con la estabilidad debida a la energía reticular de la estructura sólida. Pero la energía de la red no se puede medir experimentalmente. Por lo tanto, se utiliza un ciclo de Born-Haber para determinar la energía reticular de los sólidos iónicos. Hay varios términos que deben entenderse antes de dibujar un ciclo de Born-Haber.
- Energía de ionización: la cantidad de energía necesaria para eliminar un electrón de un átomo neutro en el gas
- Afinidad electrónica: la cantidad de energía que se libera cuando se agrega un electrón a un átomo neutro en el gas.
- Energía de disociación: la cantidad de energía necesaria para descomponer un compuesto en átomos o iones.
- Energía de sublimación: la cantidad de energía necesaria para convertir un sólido en vapor.
- El calor de formación: el cambio de energía cuando un compuesto se forma a partir de sus elementos.
- Ley de Hess: una ley que establece que el cambio general en la energía de un determinado proceso se puede determinar dividiendo el proceso en diferentes pasos.
Figura 02: El ciclo de Born-Haber para la formación de fluoruro de litio (LiF)
El ciclo de Born-Haber se puede dar mediante la siguiente ecuación.
Calor de formación = calor de atomización + energía de disociación + suma de energías de ionización + suma de afinidades electrónicas + energía reticular
Entonces, la energía reticular de un compuesto se puede obtener reordenando esta ecuación de la siguiente manera.
Energía de celosía = calor de formación - {calor de atomización + energía de disociación + suma de energías de ionización + suma de afinidades electrónicas}
¿Cuál es la diferencia entre la energía de solvatación y la energía de celosía?
Diferencia del medio del artículo antes de la mesa
Energía de solvatación vs energía de celosía |
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| La energía de solvatación es el cambio en la energía de Gibbs cuando un ión o molécula se transfiere del vacío (o la fase gaseosa) a un disolvente. | La energía de celosía es una medida de la energía contenida en el entramado cristalino de un compuesto, igual a la energía que se liberaría si los iones componentes se unieran desde el infinito. |
| Principio | |
| La energía de solvatación da el cambio de entalpía al disolver un soluto en un solvente. | La energía de celosía da el cambio de entalpía cuando se forma (o rompe) una celosía. |
Resumen: energía de solvatación frente a energía de celosía
La energía de solvatación es el cambio de entalpía de un sistema durante la solvatación de un soluto en un solvente. La energía de celosía es la cantidad de energía liberada durante la formación de una celosía o la cantidad de energía requerida para romper una celosía. La diferencia entre la energía de solvatación y la energía de celosía es que la energía de solvatación da el cambio de entalpía cuando se disuelve un soluto en un disolvente, mientras que la energía de celosía da el cambio de entalpía cuando se forma (o descompone) una celosía.
