溶劑化能(solvation energy)和晶格能(lattice energy)的區別

關鍵區別-溶劑化能與晶格能

溶劑化能是溶質溶解在溶劑中時，其吉布斯能的變化。晶格能要麼是離子在晶格形成過程中釋放的能量，要麼是分解晶格所需的能量。溶劑化能和晶格能的關鍵區別在於，溶劑化能給出溶質在溶劑中溶解時的焓變化，而晶格能給出晶格形成（或破裂）時的焓變化。

什麼是溶劑化能(solvation energy)？

溶劑化能是離子或分子從真空（或氣相）轉移到溶劑時吉布斯能的變化。溶劑化是溶劑與溶質分子或離子之間的相互作用。溶質是溶解在溶劑中的化合物。有些溶質是由分子組成的，而有些則含有離子。

溶劑和溶質粒子之間的相互作用決定了溶質的許多性質。溶解度、反應性、顏色等在溶劑化過程中，溶質顆粒被溶劑分子包圍形成溶劑化絡合物。當參與溶劑化的溶劑是水時，這個過程稱為水合作用。

在溶劑化過程中形成了不同類型的化學鍵和相互作用：氫鍵、離子偶極相互作用和範德華力。溶劑和溶質的互補性質決定了溶質在溶劑中的溶解度。例如，極性是決定溶質在溶劑中溶解度的一個主要因素。極性溶質在極性溶劑中溶解良好。非極性溶質在非極性溶劑中溶解良好。但極性溶質在非極性溶劑中的溶解度很差（反之亦然）。

溶劑化能(solvation energy)和晶格能(lattice energy)的區別

圖01：鈉離子在水中的溶劑化

在熱力學方面，只有當最終溶液的吉布斯能低於溶劑和溶質的吉布斯能時，溶劑化才是可能的（自發的）。因此，Gibbs自由能應為負值（溶液形成後體系的Gibbs自由能應降低）。溶劑化包括不同的步驟和不同的能量。

Formation of a cavity of solvent to make space for solutes. This is thermodynamically unfavourable because when the interacti*** between solvent molecule are decreased, and the entropy is decreased.
Separation of the solute particle from the bulk is also thermodynamically unfavourable. That is because the solute-solute interacti*** are decreased.
The solvent-solute interacti*** take place when solute enters the solvent cavity is thermodynamically favourable.

溶劑化能也稱為溶劑化焓。這有助於解釋某些晶格在溶劑中的溶解，而有些晶格則不溶解。溶液的焓變是溶質從本體中釋放出來和溶質與溶劑結合的能量之差。如果一個離子的溶液焓變為負值，則表明該離子更有可能溶解在該溶劑中。高正值表示離子不太容易溶解。

什麼是晶格能(lattice energy)？

晶格能是化合物晶格中所含能量的量度，等於組成離子從無窮遠處**時釋放的能量。化合物的晶格能也可以定義為將離子固體分解成氣態原子所需的能量。

離子固體是非常穩定的化合物，由於離子分子的形成焓以及固體結構的晶格能的穩定性。但是晶格能不能用實驗測量。因此，用Born-Haber循環來確定離子固體的晶格能。在繪製一個Born-Haber循環之前，需要理解幾個術語。

Ionization energy – The amount of energy required to remove an electron from a neutral atom in the gaseous
Electron affinity – The amount of energy that is released when an electron is added to a neutral atom in the gaseous
Dissociation energy – The amount of energy required to break apart a compound into atoms or i***.
Sublimation energy – The amount of energy required to convert a solid into its vapour
The heat of formation – The change in energy when a compound is formed from its elements.
Hess’s law – A law which states that the overall change in the energy of a certain process can be determined by breaking the process into different steps.

圖02：氟化鋰（LiF）形成的Born-Haber循環

Born-Haber循環可由以下方程給出。

生成熱=原子化熱+離解能+電離能之和+電子親和力之和+晶格能

然後通過重新排列這個方程，可以得到化合物的晶格能，如下所示。

晶格能=生成熱–{原子化熱+離解能+電離能之和+電子親和力之和}

溶劑化能(solvation energy)和晶格能(lattice energy)的區別

溶劑化能與晶格能
溶劑化能是離子或分子從真空（或氣相）轉移到溶劑時吉布斯能的變化。	晶格能是化合物晶格中所含能量的一種測量，等於組成離子從無窮大中**在一起時釋放的能量。
原則
溶劑化能是指溶質在溶劑中溶解時焓的變化。	晶格能量給出了晶格形成（或破裂）時焓的變化。

總結 - 溶劑化能(solvation energy) vs. 晶格能(lattice energy)

溶劑化能是溶質在溶劑中溶劑化時系統焓的變化。晶格能是晶格形成過程中釋放的能量，或是分解晶格所需的能量。溶劑化能和晶格能的區別在於，溶劑化能給出溶質在溶劑中溶解時的焓的變化，而晶格能給出晶格形成（或分解）時焓的變化。

引用

1.“晶格能”化學普渡大學。可在這裡查閱2。國際純與應用化學聯合會。“溶劑化能源”，IUPAC金典-溶劑化能源。可在此處查閱3。“溶劑化”，維基百科，維基媒體基金會，2018年3月5日。可在此處查閱
2.國際純與應用化學聯合會。“溶劑化能”，IUPAC金典-溶劑化能
3.“溶劑化”，維基百科，維基媒體基金會，2018年3月5日