Введение
Изменение энергии при образовании одного моля ионного твердого вещества.
В химии энергия решетки – это изменение энергии при образовании одного моля кристаллического ионного соединения из составляющих его ионов, которые предполагаются изначально находящимися в газообразном состоянии. Она является мерой сил притяжения, удерживающих ионные твердые вещества вместе. Величина энергии решетки связана со многими другими физическими свойствами, включая растворимость, твердость и летучесть. Поскольку ее обычно нельзя измерить непосредственно, энергия решетки обычно определяется из экспериментальных данных с помощью цикла Борна-Хабера.
Теоретические методы
Энергия решетки ионного соединения сильно зависит от зарядов ионов, составляющих твердое тело, которые должны притягиваться или отталкиваться друг от друга в соответствии с законом Кулона. Помимо этого, относительные и абсолютные размеры ионов оказывают более тонкое влияние, а также существуют силы дисперсионного взаимодействия (лондоновские силы) между ионами, вносящие вклад в энергию решетки посредством эффектов поляризации. Для ионных соединений, состоящих из молекулярных катионов и/или анионов, могут возникать также ион-дипольные и диполь-дипольные взаимодействия, если хотя бы одна из молекул обладает дипольным моментом. Теоретические подходы, описанные ниже, рассматривают соединения, состоящие из атомных катионов и анионов, и не учитывают вклад в энергию решетки, обусловленный тепловыми колебаниями решетки.
Репрезентативные энергии решетки
В следующей таблице представлен список энергий решетки для некоторых распространенных соединений, а также их тип структуры. Соединение Экспериментальная энергия решетки Тип структуры Комментарий LiF −1030 кДж/моль NaCl различие по сравнению с хлоридом натрия из-за большего заряда/радиуса как для катиона, так и для аниона NaCl −786 кДж/моль NaCl референсное соединение для решетки NaCl NaBr −747 кДж/моль NaCl более слабая решетка по сравнению с NaCl NaI −704 кДж/моль NaCl более слабая решетка по сравнению с NaBr, растворим в ацетоне CsCl −657 кДж/моль CsCl референсное соединение для решетки CsCl CsBr −632 кДж/моль CsCl тенденция по отношению к CsCl, аналогичная NaCl по отношению к NaBr CsI −600 кДж/моль CsCl тенденция по отношению к CsCl, аналогичная NaCl по отношению к NaI MgO −3795 кДж/моль NaCl материалы M2+O2 имеют высокие энергии решетки по сравнению с M+O−. MgO нерастворим во всех растворителях CaO −3414 кДж/моль NaCl материалы M2+O2 имеют высокие энергии решетки по сравнению с M+O−. CaO нерастворим во всех растворителях SrO −3217 кДж/моль NaCl материалы M2+O2 имеют высокие энергии решетки по сравнению с M+O−. SrO нерастворим во всех растворителях MgF2 −2922 кДж/моль рутил контраст с Mg2+O2 TiO2 −12150 кДж/моль рутил TiO2 (рутил) и некоторые другие соединения M4+(O2 )2 являются огнеупорными материалами.