Əsas Fərq – Həll Enerjisi ilə Nəfəs Enerjisi
Həll enerjisi, məhlulun həmin həlledicidə həll edildiyi zaman onun Gibbs enerjisinin dəyişməsidir. Şəbəkə enerjisi ya ionlardan qəfəsin əmələ gəlməsi zamanı ayrılan enerji, ya da qəfəsin parçalanması üçün tələb olunan enerji miqdarıdır. Solvasiya enerjisi ilə qəfəs enerjisi arasındakı əsas fərq ondan ibarətdir ki, həll enerjisi həlledicidə həll olunan maddəni həll edərkən entalpiyanın dəyişməsini verir, qəfəs enerjisi isə qəfəsin əmələ gəlməsi (və ya parçalanması) zamanı entalpiyanın dəyişməsini verir.
Həll Enerjisi nədir?
Həll enerjisi ion və ya molekul vakuumdan (və ya qaz fazasından) həllediciyə keçdikdə Gibbs enerjisinin dəyişməsidir. Solvasiya bir həlledici ilə məhlulun molekulları və ya ionları arasında qarşılıqlı təsirdir. Məhlul, həlledicidə həll ediləcək birləşmədir. Bəzi məhlullar molekullardan, bəziləri isə ionlardan ibarətdir.
Həlledici və məhlulun hissəcikləri arasındakı qarşılıqlı təsir məhlulun bir çox xassələrini müəyyən edir. Məsələn: həllolma, reaktivlik, rəng və s. Həlletmə prosesi zamanı məhlulun hissəcikləri solvasiya kompleksləri əmələ gətirən həlledici molekulları ilə əhatə olunur. Bu həlldə iştirak edən həlledici su olduqda, proses hidratasiya adlanır.
Holvasiya prosesi zamanı müxtəlif növ kimyəvi bağlar və qarşılıqlı təsirlər əmələ gəlir; hidrogen bağları, ion-dipol qarşılıqlı təsirləri və Van der Waal qüvvələri. Həlledici və məhlulun tamamlayıcı xassələri məhlulun həlledicidə həll olma qabiliyyətini müəyyən edir. Məsələn, qütblük həlledicidə həlledicinin həllini təyin edən əsas amildir. Polar həlledicilər qütb həlledicilərdə yaxşı həll olunur. Qeyri-qütblü həlledicilər qeyri-qütblü həlledicilərdə yaxşı həll olunur. Lakin polar məhlulların qeyri-qütblü həlledicilərdə (və əksinə) həllolma qabiliyyəti zəifdir.
Şəkil 01: Natrium katyonunun suda həlli
Söhbət termodinamikadan gedirsə, həll yalnız o halda mümkündür (kortəbii) son məhlulun Gibbs enerjisi həlledici və məhlulun fərdi Gibbs enerjilərindən aşağıdır. Buna görə də Gibbsin sərbəst enerjisi mənfi qiymət olmalıdır (məhlul əmələ gəldikdən sonra sistemin Gibbs sərbəst enerjisi azaldılmalıdır). Həll müxtəlif enerjilərlə fərqli addımları ehtiva edir.
- Məhsullar üçün yer yaratmaq üçün həlledici boşluğunun əmələ gəlməsi. Bu, termodinamik cəhətdən əlverişsizdir, çünki həlledici molekullar arasındakı qarşılıqlı təsirlər azaldıqda və entropiya azalır.
- Məhsul hissəciyinin kütlədən ayrılması da termodinamik cəhətdən əlverişsizdir. Bunun səbəbi məhlul ilə məhlulun qarşılıqlı təsirlərinin azalmasıdır.
- Həlledici-məhlul qarşılıqlı təsirləri həlledicinin boşluğuna daxil olduqda baş verir, termodinamik cəhətdən əlverişlidir.
Həll enerjisi həm də həll entalpiyası kimi tanınır. Bəzi qəfəslərin həlledicilərdə həllini izah etmək faydalıdır, bəzi qəfəslər isə bunu etmir. Məhlulun entalpiyasının dəyişməsi məhlulun kütlədən ayrılması və həlledicinin həlledici ilə birləşmə enerjiləri arasındakı fərqdir. Əgər ion məhlulun entalpiyasının dəyişməsi üçün mənfi qiymətə malikdirsə, bu, ionun həmin həlledicidə həll olma ehtimalının daha yüksək olduğunu göstərir. Yüksək müsbət dəyər ionun həll olma ehtimalının daha az olduğunu göstərir.
Nəfəs Enerjisi nədir?
Nəfəs enerjisi birləşmənin kristal qəfəsindəki enerjinin ölçüsüdür, komponent ionları sonsuzluqdan bir araya gətirilərsə sərbəst buraxılacaq enerjiyə bərabərdir. Bir birləşmənin qəfəs enerjisini qaz fazasında ion bərk cismini atomlarına parçalamaq üçün tələb olunan enerji miqdarı kimi də müəyyən etmək olar.
İon bərk cisimlər bərk strukturun qəfəs enerjisinə görə sabitlik ilə yanaşı ion molekullarının əmələ gəlmə entalpiyalarına görə çox sabit birləşmələrdir. Lakin qəfəs enerjisini eksperimental olaraq ölçmək mümkün deyil. Buna görə də, ion bərk maddələrin qəfəs enerjisini təyin etmək üçün Born-Haber dövrü istifadə olunur. Born-Haber dövrü çəkməzdən əvvəl bir neçə termini başa düşmək lazımdır.
- İonlaşma enerjisi – Qaz halında neytral atomdan elektron çıxarmaq üçün tələb olunan enerji miqdarı
- Elektron yaxınlığı – Qaz halındakı neytral atoma elektron əlavə edildikdə ayrılan enerjinin miqdarı
- Dissosiasiya enerjisi – Bir birləşməni atomlara və ya ionlara parçalamaq üçün tələb olunan enerji miqdarı.
- Sublimasiya enerjisi – Bərk maddəni buxarına çevirmək üçün tələb olunan enerji miqdarı
- Yaradılma istiliyi – Elementlərindən birləşmə əmələ gəldikdə enerjinin dəyişməsi.
- Hess qanunu – Müəyyən bir prosesin enerjisindəki ümumi dəyişikliyin prosesi müxtəlif mərhələlərə bölmək yolu ilə müəyyən edilə biləcəyini bildirən qanun.
Şəkil 02: Litium flüoridin (LiF) əmələ gəlməsi üçün Born-Haber dövrü
Born-Haber dövrü aşağıdakı tənliklə verilə bilər.
Yaradılma istiliyi=atomlaşma istiliyi + Dissosiasiya enerjisi + ionlaşma enerjilərinin cəmi + elektron yaxınlıqlarının cəmi + qəfəs enerjisi
Onda birləşmənin qəfəs enerjisi bu tənliyi aşağıdakı kimi yenidən təşkil etməklə əldə edilə bilər.
Qəfəs enerjisi=əmələ gəlmə istiliyi – {atomlaşma istiliyi + Dissosiasiya enerjisi + ionlaşma enerjilərinin cəmi + elektron yaxınlıqlarının cəmi}
Həlletmə enerjisi ilə şəbəkə enerjisi arasındakı fərq nədir?
Solvation Energy vs Lattice Energy |
|
| Həll enerjisi ion və ya molekul vakuumdan (və ya qaz fazasından) həllediciyə keçdikdə Gibbs enerjisindəki dəyişiklikdir. | Nəfəs enerjisi birləşmənin kristal qəfəsindəki enerjinin ölçüsüdür, komponent ionları sonsuzluqdan bir araya gətirilərsə sərbəst buraxılacaq enerjiyə bərabərdir. |
| Prinsip | |
| Həll enerjisi həlledicidə həll olunan maddəni həll edərkən entalpiyanın dəyişməsini verir. | Nəfəs enerjisi qəfəsin əmələ gəlməsi (və ya parçalanması) zamanı entalpiyanın dəyişməsini verir. |
Xülasə – Həll Enerjisi ilə Nəfəs Enerjisi
Həll enerjisi həlledicidə həll olunan maddənin həlli zamanı sistemin entalpiyasının dəyişməsidir. Şəbəkə enerjisi şəbəkənin əmələ gəlməsi zamanı ayrılan enerjinin miqdarı və ya qəfəsin parçalanması üçün tələb olunan enerji miqdarıdır. Solvasiya enerjisi ilə qəfəs enerjisi arasındakı fərq ondan ibarətdir ki, həlledici enerji həlledicidə həll olunan maddəni həll edərkən entalpiyanın dəyişməsini verir, qəfəs enerjisi isə qəfəsin əmələ gəlməsi (və ya parçalanması) zamanı entalpiyanın dəyişməsini verir.
