İyonların Çözünme Enerjileri Burada gaz haldeki iyonların suda çözünmesi ile ortaya çıkacak sulu çözeltideki oluşum ısıları için elde edilmiş değerler üzerinde durulacaktır. Elektrolitlerin çözünme ısıları için kalorimetrik olarak elde edilmiş çözünme ısılarından iyonların çözünme ısıları Tablo 1 de toplanmıştır. Tablo 1 : 25 oC deki suda; kristal metal halojenürlerin ve gaz hidrojen halojenürlerin çözünmeleri için kJ mol-1 olarak \rm \Delta H değerleri F- Cl- Br- I- H+ -48.5 -72.8 -83.5 -80.4 Li+ 4.2 -35.1 -47.1 -61.7 Na+ 2.5 4.3 0.4 -5.2 K+ -15.1 17.2 19.8 21.8 Rb+ -24.3 18.4 24.9 27.2 Cs+ -36 20 28.2 34.5 Ag+ -14.2 66.1 84 111.8 Tl+ --- 42.3 54.4 73.3 Mg+2 -11.6 -150.3 -181.2 -208.4 Zn+2 --- -65.4 -62.8 -47.3 \rm Na^+_{(g)} \; + Cl^-_{(g)} \; \rightarrow \; Na^+_{(aq)} \; + \; Cl^-_{(aq)} \qquad \qquad şeklindeki bir reaksiyonu ele alırsak, çözünme süreci için entalpi değerinin nasıl hesaplanacağını yukarıdaki verileri kullanarak belirlemeye çalışalım. Tablo 1 den; \rm NaCl_{(k)} \; \rightarrow \; Na^+_{(aq)} \; + \; Cl^-_{(aq)} \qquad \qquad \Delta H = 4.3 \; kJ yazabiliriz. Kristal NaCl ün gaz fazda iyonlaşarak \rm Na^+_{(g)} ve \rm Cl^-_{(g)} vermesi için entalpi değişimi olan kristallenme enerjisine ihtiyaç vardır. Değerler ilgili tablodan bulunabilir. \rm NaCl_{(k)} \; \rightarrow \; Na^+_{(g)} \; + Cl^-_{(g)} \; \; \; \qquad \qquad \Delta H = 788.3 \; kJ Bu son iki eşitlikten yararlanarak \rm Na^+_{(g)} \; + Cl^-_{(g)} \; \rightarrow \; Na^+_{(aq)} \; + \; Cl^-_{(aq)} \qquad \qquad \Delta H = -784 \; kJ olarak bulunur. Hidrojen halojenürler için benzer hesaplamaları yapmak istersek, örgü enerjileri yerine aşağıdaki reaksiyonun entalpisine ihtiyaç vardır. \rm HX_{(g)} \; \rightarrow \; H^+_{(g)} \; + X^-_{(g)} \; \; \; \qquad \qquad Bu değer, dissosiyasyon enerjileri, iyonlaşma potansiyelleri, ve elektron ilgileri kullanılarak hesaplanabilir. HCl için açıklayacak olursak \rm HCl_{(g)} \; \rightarrow \; H_{(g)} \; + Cl_{(g)} \quad \qquad \Delta H = +432 \; kJ \rm H{(g)} \; \rightarrow \; H^+_{(g)} \; \; \; \qquad \qquad \qquad \Delta H = +1310 \; kJ \rm Cl{(g)} \; \rightarrow \; Cl^-_{(g)} \; \; \qquad \qquad \qquad \Delta H = -349 \; kJ \rm HCl_{(g)} \; \rightarrow \; H^+_{(g)} \; + Cl^-_{(g)} \; \; \; \qquad \Delta H = 1393 \; kJ yazılır. Bu son değeri HCl(g) suda çözünmesiyle ortaya çıkan -72.8 kJ mol-1 değeri ile birleştirirsek; \rm HCl_{(g)} \; \rightarrow \; H^+_{(aq)} \; + Cl^-_{(aq)} \; \; \; \qquad \Delta H = -78.8 \; kJ sonuç olarak \rm H^+_{(g)} \; + Cl^-_{(g)} \; \rightarrow \; H^+_{(aq)} \; + \; Cl^-_{(aq)} \qquad \qquad \Delta H = -1466 \; kJ elde edilir. Bu şekilde elektrolitlerin gaz iyonların çözeltileri için ortaya çıkan entalpi değerleri Tablo 2 de verilmiştir. Tablo 2 : 25 oC deki suda; kristal metal halojenürlerin ve gaz hidrojen halojenürlerin iyonlarının çözünmeleri için kJ mol-1 olarak \rm \Delta H değerleri. \rm M^+_{(g)} \; + X^-_{(g)} \; \rightarrow \; M^+_{(aq)} \; + \; X^-_{(aq)} tipi süreçler için: F- Cl- Br- I- H+ -1599 -1466 -1435 -1384 Li+ -1047 -897 --- --- Na+ -929 -784 -752 -710 K+ -844 -700 -668 -627 Bu yaklaşım bize kolaylık sağlamasına karşın protonun hidratasyon entalpisinin sıfır olması düşündürücüdür. Çünkü proton ve su moleküllerinin etkileşimlerine ilişkin olarak entalpi değişiminin sıfır olduğunu söylemek zordur. Kütle spektroskopisi ile yapılan hesaplamalar protonun su moleküllerinin oluşturduğu bir yapı içinde bulunduğunu gösterir. Yapılan hesaplamalara göre; \rm H^+_{(g)} \; \rightarrow \; H^+_{(aq)} \qquad \qquad \Delta H^o = -1090 \; kJ \; mol^{-1} Bu değer kullanılarak diğer iyonların hidratasyon entalpileri hesaplanabilir. Bir elektronun yakalanmasına ilişkin değer -170 kJ mol-1 civarındadır. \rm e^-_{(g)} \; \rightarrow \; e^-_{(aq)} \qquad \qquad \Delta H^o = -170 \; kJ \; mol^{-1} Bazı iyonlar için değerler Tablo 3 de gösterilmiştir. Tablo 3 : \rm H^+_{(g)} \; \rightarrow \; H^+_{(aq)} \qquad \qquad \Delta H^o = -1090 \; kJ \; mol^{-1} değeri temel alınarak gaz fazdaki iyonların hidrasyonu için kJ mol-1 olarak \rm \Delta H değerleri. İyon \rm \Delta H^o İyon \rm \Delta H^o İyon \rm \Delta H^o H+ (-1090) Ca+2 -1580 F- -510 Li+ -530 Zn+2 -2040 Cl- -380 Na+ -410 Al+3 -4680 Br- -350 K+ -330 La+3 -3300 I- -300