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 red es la cantidad de energía liberada durante la formación de una red a partir de iones o la cantidad de energía requerida para romper una red. La diferencia clave entre la energía de solvatación y la energía de red es que la energía de solvatación da el cambio de entalpía cuando se disuelve un soluto en un solvente, mientras que la energía de red da el cambio de entalpía cuando se forma (o rompe) una red.
¿Qué es la energía de solvatación?
La energía de solvatación es el cambio en la energía de Gibbs cuando un ion o una molécula se transfiere del vacío (o la fase gaseosa) a un solvente. La solvatación es la interacción entre un solvente y las moléculas o iones de un soluto. El soluto es el compuesto que se va a disolver en el disolvente. Algunos solutos están compuestos de moléculas, mientras que otros contienen iones.
La interacción entre el disolvente 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.
Diferentes tipos de enlaces químicos e interacciones se forman 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 principal que determina la solubilidad de un soluto en un solvente. Los solutos polares se disuelven bien en disolventes polares. Los solutos no polares se disuelven bien en solventes 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 del solvente y el soluto. Por lo tanto, la energía libre de Gibbs debe ser un valor negativo (la energía libre de Gibbs del sistema debe disminuir 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 las moléculas de disolvente disminuyen, la entropía disminuye.
- La separación de la partícula de soluto del resto 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 termodinámicamente favorable.
La energía de solvatación también se conoce como entalpía de solvatación. Es útil para explicar la disolución de algunos retículos en solventes mientras que algunos retículos no lo hacen. El cambio de entalpía de la solución es la diferencia entre las energías de liberar un soluto a granel y combinar el soluto con el 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 la energía reticular?
La energía de red es una medida de la energía contenida en la red cristalina de un compuesto, igual a la energía que se liberaría si los iones componentes se reunieran 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 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 de red 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 extraer un electrón de un átomo neutro en el gaseoso
- Afinidad electrónica: la cantidad de energía que se libera cuando se agrega un electrón a un átomo neutro en el gaseoso
- 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 su vapor
- El calor de formación: el cambio de energía cuando se forma un compuesto 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 puede ser dado por 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 reorganizando esta ecuación de la siguiente manera.
Energía de red=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 red?
Energía de solvatación frente a energía de celosía |
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| La energía de solvatación es el cambio en la energía de Gibbs cuando un ion o molécula se transfiere del vacío (o la fase gaseosa) a un solvente. | La energía de red es una medida de la energía contenida en la red cristalina de un compuesto, igual a la energía que se liberaría si los iones componentes se reunieran desde el infinito. |
| Principio | |
| La energía de solvatación da el cambio de entalpía cuando se disuelve un soluto en un solvente. | La energía de la red proporciona el cambio de entalpía cuando se forma (o rompe) una red. |
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 red es la cantidad de energía liberada durante la formación de una red o la cantidad de energía requerida para romper una red. La diferencia entre la energía de solvatación y la energía de red es que la energía de solvatación da el cambio de entalpía cuando se disuelve un soluto en un solvente, mientras que la energía de red da el cambio de entalpía cuando se forma (o rompe) una red.
