重要な違い - 溶媒系と格子系エネルギー

溶媒和エネルギーとは、溶質が溶媒に溶けたときのギブスエネルギーの変化量です。格子エネルギーとは、イオンが格子を形成する際に放出するエネルギー、または格子を破壊するために必要なエネルギーのことである。溶媒和エネルギーと格子エネルギーの重要な違いは、溶媒和エネルギーは溶質が溶媒に溶けるときのエンタルピー変化を与えるのに対し、格子エネルギーは格子が形成（または破壊）されるときのエンタルピー変化を与えることである。

カタログ

1. 概要と主な違い 2. 溶媒和エネルギーとは 3. 格子エネルギーとは 4. 横並び比較-溶媒和エネルギーと格子エネルギーを表形式で 5. まとめ

溶媒和エネルギーは何ですか？

溶媒和エネルギーとは、イオンや分子が真空（または気相）から溶媒に移動する際のギブスエネルギーの変化である。溶媒と溶質の分子またはイオンとの間の相互作用を溶媒和といいます。溶質とは、溶媒に溶けている化合物のことです。溶質には、分子でできているものと、イオンを含むものがあります。

溶媒と溶質粒子の相互作用は、溶質の特性の多くを決定する。溶解度、反応性、色など 溶媒化の過程では、溶質粒子が溶媒分子によって取り囲まれ、溶媒化複合体を形成する。溶媒化に関与する溶媒が水である場合、このプロセスは水和と呼ばれます。

溶媒和の過程では、水素結合、イオン双極子相互作用、ファンデルワールス力など、さまざまな種類の化学結合や相互作用が形成される。溶媒と溶質の相補的な性質が、溶媒に対する溶質の溶解度を決定する。例えば、極性は溶媒に対する溶質の溶解度を決定する大きな要因である。極性溶質は、極性溶媒によく溶ける。非極性溶質は、非極性溶媒によく溶ける。しかし、極性溶質は非極性溶媒には溶解しにくい（逆もまた然り）。

図01：水中でのナトリウムイオンの溶媒和現象

熱力学的な用語では、溶媒化は最終溶液のギブスエネルギーが溶媒と溶質のギブスエネルギーより低い場合にのみ可能（自発的）である。したがって、ギブス自由エネルギーは負になるはずである（溶液の形成後に系のギブス自由エネルギーが減少するはずである）。溶媒和には、さまざまなステップとさまざまなエネルギーが存在します。

1. 溶媒の空洞を形成し、溶質のための空間を作ること。これは、溶媒分子間の相互作用が減少し、エントロピーが減少するため、熱力学的に好ましくない。
2. また、溶質粒子とバルクの分離は熱力学的に好ましくない。これは、溶質と溶質の相互作用が減少するためです。
3. 溶媒と溶質の相互作用は、溶媒のキャビティに溶質が入ったときに起こるのが熱力学的に有利です。

溶媒和エネルギーは、溶媒和のエンタルピーとも呼ばれます。このことは、ある格子が溶媒に可溶化し、他の格子が不溶化することを説明するのに役立つ。溶液のエンタルピー変化は、バルクから放出される溶質のエネルギーと、溶媒に結合している溶質のエネルギーの差である。溶液中のイオンのエンタルピー変化が負になれば、その溶媒に溶けやすくなることを示します。正の値が大きいと、そのイオンは溶解しにくいことを示す。

こうしエネルギーは何ですか？

格子エネルギーは、化合物の格子に含まれるエネルギーの指標で、構成イオンが無限遠から離脱する際に放出するエネルギーに等しい**。また、化合物の格子エネルギーは、イオン性固体が気体原子に分解するのに必要なエネルギーと定義することもできる。

イオン性固体は、イオン分子の生成エンタルピーと固体構造の格子エネルギーの安定性により、非常に安定な化合物である。しかし、格子エネルギーは実験的に測定することができない。そこで、イオン性固体の格子エネルギーを決定するために、ボルン-ハーバーサイクルが利用される。Born-Haberサイクルを描く前に、いくつかの用語を理解しておく必要がある。

1. イオン化エネルギー - 気体中の中性原子から電子を取り除くのに必要なエネルギー量。
2. 電子親和力 - 気体中の中性原子に電子を加えたときに放出されるエネルギー量
3. 解離エネルギー - 化合物を原子またはi***に分解するのに必要なエネルギー量。
4. 昇華エネルギー - 固体をその蒸気に変えるのに必要なエネルギー量
5. 生成熱 - 元素から化合物を生成するときのエネルギーの変化。
6. ヘスの法則 - あるプロセスのエネルギーの全体的な変化は、そのプロセスを異なるステップに分割することによって決定できるとする法則。

図02：フッ化リチウム（LiF）が形成するボルン-ハーバーサイクル

Born-Haberサイクルは、以下の式で与えることができる。

発生熱＝原子化熱＋解離エネルギー＋イオン化エネルギー＋電子親和力＋格子エネルギーの総和

この式を並べ替えると、化合物の格子エネルギーは次のように求まる。

格子エネルギー＝発生熱-｛原子化熱＋解離エネルギー和＋イオン化エネルギー＋電子親和力和｝となる。

溶媒和エネルギーとこうしエネルギーの違い

概要 - 溶媒和エネルギー vs. こうしエネルギー

溶媒和エネルギーとは、溶質が溶媒に溶けたときの系のエンタルピーの変化のことである。格子エネルギーとは、格子を形成する際に放出されるエネルギー、または格子を破壊するために必要なエネルギーのことです。溶媒和エネルギーと格子エネルギーの違いは、溶媒和エネルギーが溶質が溶媒に溶けるときのエンタルピーの変化を与えるのに対し、格子エネルギーは格子の形成（または分解）のエンタルピーの変化を与えることである。

引用

1. "格子エネルギー "化学 パデュー大学国際純正・応用化学連合。"Solvation Energy", IUPAC Gold Codex - Solvation Energy.こちらから入手可能です 3. "Solvation", Wikipedia, Wikimedia Foundation, 2018年3月5日。国際純正・応用化学連合。"Solvation Energy," IUPAC Gold Codex-Solvation Energy 3. "Solvation," Wikipedia, Wikimedia Foundation, 5 March 2018.