Diferença Chave – Energia de Solvatação vs Energia de Malha
Energia de solvatação é a mudança na energia de Gibbs de um solvente quando um soluto é dissolvido nesse solvente. A energia de 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. A principal diferença entre a energia de solvatação e a energia de rede é que a energia de solvatação fornece a variação de entalpia ao dissolver um soluto em um solvente, enquanto a energia de rede fornece a variação de entalpia durante a formação (ou quebra) de uma rede.
O que é energia de solvatação?
Energia de solvatação é a mudança na energia de Gibbs quando um íon ou molécula é transferida do vácuo (ou da fase gasosa) para um solvente. Solvatação é a interação entre um solvente e moléculas ou íons de um soluto. O soluto é o composto que vai ser dissolvido no solvente. Alguns solutos são compostos de moléculas, enquanto alguns contêm íons.
A interação entre as partículas de solvente e 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 solvatação. Quando o solvente envolvido nesta solvatação é a água, o processo é chamado de hidratação.
Diferentes tipos de ligações e interações químicas são formadas durante o processo de solvatação; ligações de hidrogênio, interações íon-dipolo e forças de Van der Waal. As propriedades complementares do solvente e do 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 dissolvem-se bem em solventes polares. Solutos apolares se dissolvem bem em solventes apolares. Mas a solubilidade de solutos polares em solventes apolares (e vice-versa) é baixa.
Figura 01: Solvatação de um Cátion 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 de Gibbs individuais do solvente e do soluto. Portanto, a energia livre de Gibbs deve ser um valor negativo (a energia livre de Gibbs do sistema deve ser diminuída após a formação da solução). A solvatação inclui diferentes etapas com diferentes energias.
- Formação de uma cavidade de solvente para dar espaço para solutos. Isso é termodinamicamente desfavorável porque quando as interações entre a molécula do solvente diminuem e a entropia diminui.
- A separação da partícula de soluto do volume também é termodinamicamente desfavorável. Isso ocorre porque as interações soluto-soluto são diminuídas.
- 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 de solvatação. É útil explicar a dissolução de algumas redes em solventes, enquanto outras não. A variação da entalpia da solução é a diferença entre as energias de liberação de um soluto do volume e da combinação do soluto com o solvente. Se um íon tiver um valor negativo para a variação 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 rede?
Energia de rede é uma medida da energia contida na rede cristalina de um composto, igual à energia que seria liberada se os íons componentes fossem reunidos do infinito. A energia de rede de um composto também pode ser definida como a quantidade de energia necessária para quebrar um sólido iônico em seus átomos na fase gasosa.
Sólidos iônicos são compostos muito estáveis devido às entalpias de formação das moléculas iônicas juntamente com a estabilidade devido à energia de rede da estrutura sólida. Mas a energia de rede não pode ser medida experimentalmente. Portanto, um ciclo de Born-Haber é usado para determinar a energia de rede de sólidos iônicos. Existem vários termos que precisam ser entendidos antes de desenhar um ciclo de Born-Haber.
- Energia de ionização – A quantidade de energia necessária para remover um elétron de um átomo neutro no gás
- Afinidade eletrônica – A quantidade de energia que é liberada quando um elétron é adicionado a um átomo neutro no gás
- Energia de dissociação – A quantidade de energia necessária para quebrar um composto em átomos ou íons.
- Energia de sublimação – A quantidade de energia necessária para converter um sólido em seu vapor
- O calor de formação – A mudança de energia quando um composto é formado a partir de seus elementos.
- 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: Ciclo de Born-Haber para a formação do 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 eletrônicas + energia de rede
Então a energia de rede de um composto pode ser obtida reorganizando esta equação da seguinte forma.
Energia de rede=calor de formação – {calor de atomização + energia de dissociação + soma das energias de ionização + soma das afinidades eletrônicas}
Qual é a diferença entre energia de solvatação e energia de rede?
Energia de Solvatação vs Energia de Malha |
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| 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. | Energia de rede é uma medida da energia contida na rede cristalina de um composto, igual à energia que seria liberada se os íons componentes fossem reunidos do infinito. |
| Princípio | |
| A energia de solvatação dá a variação de entalpia ao dissolver um soluto em um solvente. | A energia de rede fornece a variação de entalpia quando da formação (ou quebra) de uma rede. |
Resumo – Energia de Solvatação vs Energia de Malha
Energia de solvatação é a variação de entalpia de um sistema durante a solvatação de um soluto em um solvente. Energia de 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 solvatação e energia de rede é que a energia de solvatação dá a variação de entalpia ao dissolver um soluto em um solvente, enquanto a energia de rede dá a variação de entalpia quando a formação (ou quebra) de uma rede.
