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晶格能

放大字體  縮小字體 發布日期:2006-08-18
晶格能又叫點陣能。它是在OK1mol離子化合物中的正、負離子從相互分離的氣態結合成離子晶體時所放出的能量。用化學反應式表示時,相當于下面反應式的內能改變量。

aMz (氣) bXz-(氣)→MaXb(晶體) U(晶格能)

晶格能也可以說是破壞1mol晶體,使它變成完全分離的自由離子所需要消耗的能量。晶格能越大,表示離子鍵越強,晶體越穩定。晶格能的數值有兩個來源。第一是理論計算值。它是根據離子晶體模型,考慮其中任一離子跟周圍異號離子間的吸引作用,以及跟其他同號離子間的排斥作用推導出下列近似公式計算得到的。

式中Z是離子價數,R0是一對離子間的平均距離,A是跟一定的晶格類型有關的常數,NA是阿佛加德羅常數,m是跟離子的電子層構型有關的常數,它的值可取512,ε0是真空電容率(8.85419×10-12-2·牛-1·米-2)。例如,氯化鈉晶體的Z =Z-=1R0=2.814×10-10mm=8A=1.7476,代入上述公式可得U=755kJ/mol。第二是熱化學實驗值。設計一個熱化學循環,然后根據實驗測得的熱化學量(如生成熱、升華熱、離解熱、電離能、電子親合勢)進行計算。影響晶格能大小的因素主要是離子半徑、離子電荷以及離子的電子層構型等。例如,隨著鹵離子半徑增大,鹵化物的晶格能降低;高價化合物的晶格能遠大于低價離子化合物的晶格能,如UTiNUMgOUNaCl。此外,Cu Na 半徑相近、離子電荷相同,但Cu 18電子構型,對陰離子會產生極化作用,因此UCu2SUNa2S離子化合物都有較高的熔點和沸點,這是和它們離子晶體有很大的晶格能有關。由于UMgOUNaFMgO的熔點(2800℃)比NaF的熔點(988℃)高得多。晶格能的大小決定離子晶體的穩定性,用它可以解釋和預言離子晶體的許多物理和化學性質。例如,根據晶格能大小可以求得難以從實驗測出的電子親和勢,可以求得離子化合物的溶解熱,并能預測溶解時的熱效應。

 

 
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