Pengira Energi Lattice

Pengenalan

Pengira energi lattice adalah alat penting dalam kimia fizik dan sains bahan untuk menentukan kekuatan ikatan ion dalam struktur kristal. Energi lattice mewakili tenaga yang dilepaskan apabila ion-ion gas bergabung untuk membentuk sebatian ionik pepejal, memberikan pandangan penting tentang kestabilan, kelarutan, dan reaktiviti sebatian. Pengira ini melaksanakan persamaan Born-Landé untuk mengira dengan tepat energi lattice berdasarkan cas ion, jari-jari ionik, dan eksponen Born, menjadikan pengiraan kristalografi yang kompleks dapat diakses oleh pelajar, penyelidik, dan profesional industri.

Memahami energi lattice adalah asas untuk meramalkan dan menerangkan pelbagai sifat kimia dan fizikal sebatian ionik. Nilai energi lattice yang lebih tinggi (lebih negatif) menunjukkan ikatan ionik yang lebih kuat, yang biasanya menghasilkan titik lebur yang lebih tinggi, kelarutan yang lebih rendah, dan kekerasan yang lebih besar. Dengan menyediakan cara yang mudah untuk mengira nilai-nilai ini, alat kami membantu merapatkan jurang antara kristalografi teori dan aplikasi praktikal dalam reka bentuk bahan, pembangunan farmaseutikal, dan kejuruteraan kimia.

Apa itu Energi Lattice?

Energi lattice didefinisikan sebagai tenaga yang dilepaskan apabila ion-ion gas yang terpisah bergabung untuk membentuk sebatian ionik pepejal. Secara matematik, ia mewakili perubahan tenaga dalam proses berikut:

$M^{n+}(g) + X^{n-}(g) \rightarrow MX(s)$

Di mana:

• $M^{n+}$ mewakili kation logam dengan cas n+
• $X^{n-}$ mewakili anion bukan logam dengan cas n-
• $MX$ mewakili sebatian ionik yang terhasil

Energi lattice sentiasa negatif (eksotermik), menunjukkan bahawa tenaga dilepaskan semasa pembentukan kisi ionik. Magnitud energi lattice bergantung kepada beberapa faktor:

1. Cas ion: Cas yang lebih tinggi membawa kepada tarikan elektrostatik yang lebih kuat dan energi lattice yang lebih tinggi
2. Saiz ion: Ion yang lebih kecil mencipta tarikan yang lebih kuat disebabkan oleh jarak antara ion yang lebih pendek
3. Struktur kristal: Susunan ion yang berbeza mempengaruhi pemalar Madelung dan keseluruhan energi lattice

Persamaan Born-Landé, yang digunakan oleh pengira kami, mengambil kira faktor-faktor ini untuk memberikan nilai energi lattice yang tepat.

Persamaan Born-Landé

Persamaan Born-Landé adalah formula utama yang digunakan untuk mengira energi lattice:

$U = -\frac{N_0 A |z_1 z_2| e^2}{4\pi\varepsilon_0 r_0} \left(1-\frac{1}{n}\right)$

Di mana:

• $U$ = Energi lattice (kJ/mol)
• $N_0$ = Nombor Avogadro (6.022 × 10²³ mol⁻¹)
• $A$ = Pemalar Madelung (bergantung kepada struktur kristal, 1.7476 untuk struktur NaCl)
• $z_1$ = Cas kation
• $z_2$ = Cas anion
• $e$ = Cas asas (1.602 × 10⁻¹⁹ C)
• $\varepsilon_0$ = Permitivitiviti vakum (8.854 × 10⁻¹² F/m)
• $r_0$ = Jarak antara ion (jumlah jari-jari ionik dalam meter)
• $n$ = Eksponen Born (biasanya antara 5-12, berkaitan dengan kebolehkompresibilitian pepejal)

Persamaan ini mengambil kira kedua-dua daya tarikan antara ion yang bercas bertentangan dan daya tolak yang berlaku apabila awan elektron mula bertindih.

Pengiraan Jarak Antara Ion

Jarak antara ion ($r_0$) dikira sebagai jumlah jari-jari kation dan anion:

$r_0 = r_{cation} + r_{anion}$

Di mana:

• $r_{cation}$ = Jari-jari kation dalam pikometer (pm)
• $r_{anion}$ = Jari-jari anion dalam pikometer (pm)

Jarak ini adalah penting untuk pengiraan energi lattice yang tepat, kerana tarikan elektrostatik antara ion adalah berkadar songsang dengan jarak ini.

Cara Menggunakan Pengira Energi Lattice

Pengira energi lattice kami menyediakan antara muka yang mudah untuk melakukan pengiraan yang kompleks. Ikuti langkah-langkah ini untuk mengira energi lattice sebatian ionik:

1. Masukkan cas kation (nombor bulat positif, contohnya, 1 untuk Na⁺, 2 untuk Mg²⁺)
2. Masukkan cas anion (nombor bulat negatif, contohnya, -1 untuk Cl⁻, -2 untuk O²⁻)
3. Masukkan jari-jari kation dalam pikometer (pm)
4. Masukkan jari-jari anion dalam pikometer (pm)
5. Tentukan eksponen Born (biasanya antara 5-12, dengan 9 menjadi nilai biasa untuk banyak sebatian)
6. Lihat hasilnya yang menunjukkan kedua-dua jarak antara ion dan energi lattice yang dikira

Pengira secara automatik mengesahkan input anda untuk memastikan ia berada dalam julat yang bermakna secara fizikal:

• Cas kation mesti nombor bulat positif
• Cas anion mesti nombor bulat negatif
• Kedua-dua jari-jari ionik mesti nilai positif
• Eksponen Born mesti positif

Contoh Langkah demi Langkah

Mari kita kira energi lattice natrium klorida (NaCl):

1. Masukkan cas kation: 1 (untuk Na⁺)
2. Masukkan cas anion: -1 (untuk Cl⁻)
3. Masukkan jari-jari kation: 102 pm (untuk Na⁺)
4. Masukkan jari-jari anion: 181 pm (untuk Cl⁻)
5. Tentukan eksponen Born: 9 (nilai biasa untuk NaCl)

Pengira akan menentukan:

• Jarak antara ion: 102 pm + 181 pm = 283 pm
• Energi lattice: kira-kira -787 kJ/mol

Nilai negatif ini menunjukkan bahawa tenaga dilepaskan apabila ion natrium dan klorida bergabung untuk membentuk NaCl pepejal, mengesahkan kestabilan sebatian tersebut.

Jari-jari Ionik dan Eksponen Born yang Biasa

Untuk membantu anda menggunakan pengira dengan berkesan, berikut adalah jari-jari ionik dan eksponen Born yang biasa untuk ion-ion yang sering dijumpai:

Jari-jari Kation (dalam pikometer)

Jari-jari Anion (dalam pikometer)

Eksponen Born yang Biasa

Nilai-nilai ini boleh digunakan sebagai titik permulaan untuk pengiraan anda, walaupun ia mungkin berbeza sedikit bergantung kepada sumber rujukan tertentu.

Kes Penggunaan untuk Pengiraan Energi Lattice

Pengiraan energi lattice mempunyai banyak aplikasi di seluruh kimia, sains bahan, dan bidang berkaitan:

1. Meramalkan Sifat Fizikal

Energi lattice berkait langsung dengan beberapa sifat fizikal:

• Titik Lebur dan Didih: Sebatian dengan energi lattice yang lebih tinggi biasanya mempunyai titik lebur dan didih yang lebih tinggi disebabkan oleh ikatan ionik yang lebih kuat.
• Kekerasan: Energi lattice yang lebih tinggi biasanya menghasilkan kristal yang lebih keras yang lebih tahan terhadap deformasi.
• Kelarutan: Sebatian dengan energi lattice yang lebih tinggi cenderung kurang larut dalam air, kerana tenaga yang diperlukan untuk memisahkan ion-ion melebihi tenaga hidrasi.

Sebagai contoh, membandingkan MgO (energi lattice ≈ -3795 kJ/mol) dengan NaCl (energi lattice ≈ -787 kJ/mol) menerangkan mengapa MgO mempunyai titik lebur yang jauh lebih tinggi (2852°C berbanding 801°C untuk NaCl).

2. Memahami Kereaktifan Kimia

Energi lattice membantu menerangkan:

• Perilaku Asid-Basa: Kekuatan oksida sebagai basa atau asid boleh dikaitkan dengan energi lattice mereka.
• Kestabilan Terma: Sebatian dengan energi lattice yang lebih tinggi biasanya lebih stabil secara terma.
• Energetik Reaksi: Energi lattice adalah komponen utama dalam kitaran Born-Haber yang digunakan untuk menganalisis energetik pembentukan sebatian ionik.

3. Reka Bentuk dan Kejuruteraan Bahan

Penyelidik menggunakan pengiraan energi lattice untuk:

• Merancang bahan baru dengan sifat tertentu
• Mengoptimumkan struktur kristal untuk aplikasi tertentu
• Meramalkan kestabilan sebatian novel sebelum sintesis
• Membangunkan pemangkin dan bahan penyimpanan tenaga yang lebih efisien

4. Aplikasi Farmaseutikal

Dalam sains farmaseutikal, pengiraan energi lattice membantu:

• Meramalkan kelarutan ubat dan kebolehcapaian bio
• Memahami polimorfisme dalam kristal ubat
• Merancang bentuk garam bagi bahan aktif farmaseutikal dengan sifat optimum
• Membangunkan formulasi ubat yang lebih stabil

5. Aplikasi Pendidikan

Pengira energi lattice berfungsi sebagai alat pendidikan yang sangat baik untuk:

• Mengajar konsep ikatan ionik
• Menunjukkan hubungan antara struktur dan sifat
• Mengilustrasikan prinsip elektrostatik dalam kimia
• Memberikan pengalaman langsung dengan pengiraan termodinamik

Alternatif kepada Persamaan Born-Landé

Walaupun persamaan Born-Landé banyak digunakan, terdapat pendekatan alternatif untuk mengira energi lattice:

1. Persamaan Kapustinskii: Pendekatan yang dipermudahkan yang tidak memerlukan pengetahuan tentang struktur kristal: $U = -\frac{1.07 \times 10^5 \times |z_1 z_2| \times \nu}{r_0} \left(1-\frac{0.345}{r_0}\right)$ Di mana ν adalah bilangan ion dalam unit formula.

2. Persamaan Born-Mayer: Pengubahsuaian persamaan Born-Landé yang termasuk parameter tambahan untuk mengambil kira daya tolak awan elektron.

3. Penentuan Eksperimen: Menggunakan kitaran Born-Haber untuk mengira energi lattice dari data termodinamik eksperimen.

4. Kaedah Komputasi: Pengiraan mekanik kuantum moden boleh memberikan nilai energi lattice yang sangat tepat untuk struktur yang kompleks.

Setiap kaedah mempunyai kelebihan dan batasan, dengan persamaan Born-Landé menawarkan keseimbangan yang baik antara ketepatan dan kesederhanaan pengiraan untuk kebanyakan sebatian ionik yang biasa.

Sejarah Konsep Energi Lattice

Konsep energi lattice telah berkembang dengan ketara sepanjang abad yang lalu:

• 1916-1918: Max Born dan Alfred Landé membangunkan rangka kerja teori pertama untuk mengira energi lattice, memperkenalkan apa yang akan dikenali sebagai persamaan Born-Landé.

• 1920-an: Kitaran Born-Haber dibangunkan, menyediakan pendekatan eksperimen untuk menentukan energi lattice melalui pengukuran termokimia.

• 1933: Kerja Fritz London dan Walter Heitler tentang mekanik kuantum memberikan pandangan yang lebih mendalam tentang sifat ikatan ionik dan meningkatkan pemahaman teori tentang energi lattice.

• 1950-an-1960-an: Peningkatan dalam kristalografi sinar-X membolehkan penentuan struktur kristal dan jarak antara ion yang lebih tepat, meningkatkan ketepatan pengiraan energi lattice.

• 1970-an-1980-an: Kaedah komputasi mula muncul, membolehkan pengiraan energi lattice bagi struktur yang semakin kompleks.

• Hari Ini: Kaedah mekanik kuantum yang maju dan simulasi dinamik molekul memberikan nilai energi lattice yang sangat tepat, sementara pengira yang dipermudahkan seperti kami menjadikan pengiraan ini dapat diakses oleh khalayak yang lebih luas.

Perkembangan konsep energi lattice telah menjadi penting untuk kemajuan dalam sains bahan, kimia pepejal, dan kejuruteraan kristal.

Contoh Kod untuk Mengira Energi Lattice

Berikut adalah pelaksanaan persamaan Born-Landé dalam pelbagai bahasa pengaturcaraan:

1import math
2
3def calculate_lattice_energy(cation_charge, anion_charge, cation_radius, anion_radius, born_exponent):
4    # Konstanta
5    AVOGADRO_NUMBER = 6.022e23  # mol^-1
6    MADELUNG_CONSTANT = 1.7476  # untuk struktur NaCl
7    ELECTRON_CHARGE = 1.602e-19  # C
8    VACUUM_PERMITTIVITY = 8.854e-12  # F/m
9    
10    # Tukar jari-jari dari pikometer ke meter
11    cation_radius_m = cation_radius * 1e-12
12    anion_radius_m = anion_radius * 1e-12
13    
14    # Kira jarak antara ion
15    interionic_distance = cation_radius_m + anion_radius_m
16    
17    # Kira energi lattice dalam J/mol
18    lattice_energy = -(AVOGADRO_NUMBER * MADELUNG_CONSTANT * 
19                      abs(cation_charge * anion_charge) * ELECTRON_CHARGE**2 / 
20                      (4 * math.pi * VACUUM_PERMITTIVITY * interionic_distance) * 
21                      (1 - 1/born_exponent))
22    
23    # Tukar ke kJ/mol
24    return lattice_energy / 1000
25
26# Contoh: Kira energi lattice untuk NaCl
27energy = calculate_lattice_energy(1, -1, 102, 181, 9)
28print(f"Energi Lattice NaCl: {energy:.2f} kJ/mol")
29

1function calculateLatticeEnergy(cationCharge, anionCharge, cationRadius, anionRadius, bornExponent) {
2  // Konstanta
3  const AVOGADRO_NUMBER = 6.022e23; // mol^-1
4  const MADELUNG_CONSTANT = 1.7476; // untuk struktur NaCl
5  const ELECTRON_CHARGE = 1.602e-19; // C
6  const VACUUM_PERMITTIVITY = 8.854e-12; // F/m
7  
8  // Tukar jari-jari dari pikometer ke meter
9  const cationRadiusM = cationRadius * 1e-12;
10  const anionRadiusM = anionRadius * 1e-12;
11  
12  // Kira jarak antara ion
13  const interionicDistance = cationRadiusM + anionRadiusM;
14  
15  // Kira energi lattice dalam J/mol
16  const latticeEnergy = -(AVOGADRO_NUMBER * MADELUNG_CONSTANT * 
17                        Math.abs(cationCharge * anionCharge) * Math.pow(ELECTRON_CHARGE, 2) / 
18                        (4 * Math.PI * VACUUM_PERMITTIVITY * interionicDistance) * 
19                        (1 - 1/bornExponent));
20  
21  // Tukar ke kJ/mol
22  return latticeEnergy / 1000;
23}
24
25// Contoh: Kira energi lattice untuk MgO
26const energy = calculateLatticeEnergy(2, -2, 72, 140, 9);
27console.log(`Energi Lattice MgO: ${energy.toFixed(2)} kJ/mol`);
28

1public class LatticeEnergyCalculator {
2    // Konstanta
3    private static final double AVOGADRO_NUMBER = 6.022e23; // mol^-1
4    private static final double MADELUNG_CONSTANT = 1.7476; // untuk struktur NaCl
5    private static final double ELECTRON_CHARGE = 1.602e-19; // C
6    private static final double VACUUM_PERMITTIVITY = 8.854e-12; // F/m
7    
8    public static double calculateLatticeEnergy(int cationCharge, int anionCharge, 
9                                               double cationRadius, double anionRadius, 
10                                               double bornExponent) {
11        // Tukar jari-jari dari pikometer ke meter
12        double cationRadiusM = cationRadius * 1e-12;
13        double anionRadiusM = anionRadius * 1e-12;
14        
15        // Kira jarak antara ion
16        double interionicDistance = cationRadiusM + anionRadiusM;
17        
18        // Kira energi lattice dalam J/mol
19        double latticeEnergy = -(AVOGADRO_NUMBER * MADELUNG_CONSTANT * 
20                              Math.abs(cationCharge * anionCharge) * Math.pow(ELECTRON_CHARGE, 2) / 
21                              (4 * Math.PI * VACUUM_PERMITTIVITY * interionicDistance) * 
22                              (1 - 1/bornExponent));
23        
24        // Tukar ke kJ/mol
25        return latticeEnergy / 1000;
26    }
27    
28    public static void main(String[] args) {
29        // Contoh: Kira energi lattice untuk CaO
30        double energy = calculateLatticeEnergy(2, -2, 100, 140, 9);
31        System.out.printf("Energi Lattice CaO: %.2f kJ/mol%n", energy);
32    }
33}
34

1' Fungsi VBA Excel untuk Pengiraan Energi Lattice
2Function LatticeEnergy(cationCharge As Double, anionCharge As Double, _
3                      cationRadius As Double, anionRadius As Double, _
4                      bornExponent As Double) As Double
5    ' Konstanta
6    Const AVOGADRO_NUMBER As Double = 6.022E+23 ' mol^-1
7    Const MADELUNG_CONSTANT As Double = 1.7476 ' untuk struktur NaCl
8    Const ELECTRON_CHARGE As Double = 1.602E-19 ' C
9    Const VACUUM_PERMITTIVITY As Double = 8.854E-12 ' F/m
10    
11    ' Tukar jari-jari dari pikometer ke meter
12    Dim cationRadiusM As Double: cationRadiusM = cationRadius * 1E-12
13    Dim anionRadiusM As Double: anionRadiusM = anionRadius * 1E-12
14    
15    ' Kira jarak antara ion
16    Dim interionicDistance As Double: interionicDistance = cationRadiusM + anionRadiusM
17    
18    ' Kira energi lattice dalam J/mol
19    Dim energyInJ As Double
20    energyInJ = -(AVOGADRO_NUMBER * MADELUNG_CONSTANT * _
21                Abs(cationCharge * anionCharge) * ELECTRON_CHARGE ^ 2 / _
22                (4 * Application.WorksheetFunction.Pi() * VACUUM_PERMITTIVITY * interionicDistance) * _
23                (1 - 1 / bornExponent))
24    
25    ' Tukar ke kJ/mol
26    LatticeEnergy = energyInJ / 1000
27End Function
28' Penggunaan:
29' =LatticeEnergy(1, -1, 102, 181, 9)
30

1#include <iostream>
2#include <cmath>
3
4// Kira energi lattice menggunakan persamaan Born-Landé
5double calculateLatticeEnergy(int cationCharge, int anionCharge, 
6                             double cationRadius, double anionRadius, 
7                             double bornExponent) {
8    // Konstanta
9    const double AVOGADRO_NUMBER = 6.022e23; // mol^-1
10    const double MADELUNG_CONSTANT = 1.7476; // untuk struktur NaCl
11    const double ELECTRON_CHARGE = 1.602e-19; // C
12    const double VACUUM_PERMITTIVITY = 8.854e-12; // F/m
13    const double PI = 3.14159265358979323846;
14    
15    // Tukar jari-jari dari pikometer ke meter
16    double cationRadiusM = cationRadius * 1e-12;
17    double anionRadiusM = anionRadius * 1e-12;
18    
19    // Kira jarak antara ion
20    double interionicDistance = cationRadiusM + anionRadiusM;
21    
22    // Kira energi lattice dalam J/mol
23    double latticeEnergy = -(AVOGADRO_NUMBER * MADELUNG_CONSTANT * 
24                          std::abs(cationCharge * anionCharge) * std::pow(ELECTRON_CHARGE, 2) / 
25                          (4 * PI * VACUUM_PERMITTIVITY * interionicDistance) * 
26                          (1 - 1/bornExponent));
27    
28    // Tukar ke kJ/mol
29    return latticeEnergy / 1000;
30}
31
32int main() {
33    // Contoh: Kira energi lattice untuk LiF
34    double energy = calculateLatticeEnergy(1, -1, 76, 133, 7);
35    std::cout << "Energi Lattice LiF: " << std::fixed << std::setprecision(2) 
36              << energy << " kJ/mol" << std::endl;
37    
38    return 0;
39}
40

Soalan Lazim

Apa itu energi lattice dan mengapa ia penting?

Energi lattice adalah tenaga yang dilepaskan apabila ion-ion gas bergabung untuk membentuk sebatian ionik pepejal. Ia penting kerana memberikan pandangan tentang kestabilan sebatian, titik lebur, kelarutan, dan kereaktifan. Nilai energi lattice yang lebih tinggi (lebih negatif) menunjukkan ikatan ionik yang lebih kuat dan biasanya menghasilkan sebatian dengan titik lebur yang lebih tinggi, kelarutan yang lebih rendah, dan kekerasan yang lebih besar.

Adakah energi lattice sentiasa negatif?

Ya, energi lattice sentiasa negatif (eksotermik) apabila ditakrifkan sebagai tenaga yang dilepaskan semasa pembentukan pepejal ionik dari ion gas. Beberapa buku teks mentakrifkannya sebagai tenaga yang diperlukan untuk memisahkan pepejal ionik kepada ion gas, di mana dalam kes itu ia akan menjadi positif (endoterma). Pengira kami menggunakan definisi konvensional di mana energi lattice adalah negatif.

Bagaimana saiz ion mempengaruhi energi lattice?

Saiz ion mempunyai hubungan terbalik yang ketara dengan energi lattice. Ion yang lebih kecil mencipta tarikan elektrostatik yang lebih kuat kerana mereka boleh mendekati satu sama lain, menghasilkan jarak antara ion yang lebih pendek. Oleh kerana energi lattice berkadar songsang dengan jarak antara ion, sebatian dengan ion yang lebih kecil biasanya mempunyai energi lattice yang lebih tinggi (lebih negatif).

Mengapa MgO dan NaF mempunyai energi lattice yang berbeza walaupun mempunyai bilangan elektron yang sama?

Walaupun MgO dan NaF kedua-duanya mempunyai 10 elektron dalam setiap ion, mereka mempunyai energi lattice yang berbeza terutamanya disebabkan oleh cas ion yang berbeza. MgO melibatkan ion Mg²⁺ dan O²⁻ (cas +2 dan -2), manakala NaF melibatkan ion Na⁺ dan F⁻ (cas +1 dan -1). Oleh kerana energi lattice berkadar dengan hasil cas ion, energi lattice MgO adalah kira-kira empat kali lebih besar daripada NaF. Selain itu, ion dalam MgO lebih kecil daripada yang dalam NaF, yang lebih meningkatkan energi lattice MgO.

Apa itu eksponen Born dan bagaimana saya memilih nilai yang betul?

Eksponen Born (n) adalah parameter dalam persamaan Born-Landé yang mengambil kira daya tolak antara ion apabila awan elektron mereka mula bertindih. Ia biasanya berkisar antara 5 hingga 12 dan berkaitan dengan kebolehan untuk dikompres pepejal. Untuk banyak sebatian ionik biasa, nilai 9 digunakan sebagai anggaran yang munasabah. Untuk pengiraan yang lebih tepat, anda boleh mencari nilai eksponen Born tertentu dalam pangkalan data kristalografi atau literatur penyelidikan untuk sebatian yang anda minati.

Seberapa tepat persamaan Born-Landé untuk mengira energi lattice?

Persamaan Born-Landé memberikan anggaran yang cukup tepat untuk energi lattice bagi sebatian ionik yang sederhana dengan struktur kristal yang diketahui. Untuk kebanyakan tujuan pendidikan dan kimia umum, ia cukup tepat. Walau bagaimanapun, ia mempunyai batasan untuk sebatian yang mempunyai sifat kovalen yang ketara, struktur kristal yang kompleks, atau apabila ion sangat boleh polar. Untuk ketepatan tahap penyelidikan, pengiraan mekanik kuantum atau penentuan eksperimen melalui kitaran Born-Haber lebih disukai.

Bolehkah energi lattice diukur secara eksperimen?

Energi lattice tidak dapat diukur secara langsung tetapi boleh ditentukan secara eksperimen menggunakan kitaran Born-Haber. Kitaran termodinamik ini menggabungkan beberapa perubahan tenaga yang boleh diukur (seperti tenaga ionisasi, afiniti elektron, dan entalpi pembentukan) untuk mengira energi lattice secara tidak langsung. Nilai eksperimen ini sering berfungsi sebagai penanda aras untuk pengiraan teori.

Bagaimana energi lattice berkaitan dengan kelarutan?

Energi lattice dan kelarutan mempunyai hubungan terbalik. Sebatian dengan energi lattice yang lebih tinggi (nilai lebih negatif) memerlukan lebih banyak tenaga untuk memisahkan ion-ion mereka, menjadikannya kurang larut dalam air kecuali tenaga hidrasi ion-ion tersebut cukup besar untuk mengatasi energi lattice. Ini menerangkan mengapa MgO (dengan energi lattice yang sangat tinggi) hampir tidak larut dalam air, sementara NaCl (dengan energi lattice yang lebih rendah) larut dengan mudah.

Apa perbezaan antara energi lattice dan entalpi lattice?

Energi lattice dan entalpi lattice adalah konsep yang berkait rapat yang kadang-kadang digunakan secara bergantian, tetapi terdapat perbezaan halus. Energi lattice merujuk kepada perubahan tenaga dalaman (ΔU) pada isipadu tetap, manakala entalpi lattice merujuk kepada perubahan entalpi (ΔH) pada tekanan tetap. Hubungan antara keduanya adalah ΔH = ΔU + PΔV, di mana PΔV biasanya kecil untuk pembentukan pepejal (kira-kira RT). Untuk kebanyakan tujuan praktikal, perbezaannya adalah minimum.

Bagaimana pemalar Madelung mempengaruhi pengiraan energi lattice?

Pemalar Madelung (A) mengambil kira susunan tiga dimensi ion dalam struktur kristal dan interaksi elektrostatik yang dihasilkan. Struktur kristal yang berbeza mempunyai pemalar Madelung yang berbeza. Sebagai contoh, struktur NaCl mempunyai pemalar Madelung 1.7476, sementara struktur CsCl mempunyai nilai 1.7627. Pemalar Madelung berkadar dengan energi lattice, jadi struktur dengan pemalar Madelung yang lebih tinggi akan mempunyai energi lattice yang lebih tinggi, semuanya sama.

Rujukan

1. Atkins, P. W., & De Paula, J. (2014). Kimia Fizik Atkins (edisi ke-10). Oxford University Press.

2. Jenkins, H. D. B., & Thakur, K. P. (1979). Penilaian semula jari-jari termokimia untuk ion kompleks. Jurnal Pendidikan Kimia, 56(9), 576.

3. Housecroft, C. E., & Sharpe, A. G. (2018). Kimia Anorganik (edisi ke-5). Pearson.

4. Shannon, R. D. (1976). Jari-jari ionik yang berkesan yang diperbaharui dan kajian sistematik jarak antara atom dalam halida dan kalsogenida. Acta Crystallographica Bahagian A, 32(5), 751-767.

5. Born, M., & Landé, A. (1918). Mengenai pengiraan kebolehan kompresibiliti kristal biasa dari teori kisi. Verhandlungen Der Deutschen Physikalischen Gesellschaft, 20, 210-216.

6. Kapustinskii, A. F. (1956). Energi lattice kristal ionik. Ulasan Suku Tahunan, Masyarakat Kimia, 10(3), 283-294.

7. Jenkins, H. D. B., & Morris, D. F. C. (1976). Anggaran baru untuk eksponen Born. Molekul Fizik, 32(1), 231-236.

8. Glasser, L., & Jenkins, H. D. B. (2000). Energi lattice dan isipadu unit sel bagi pepejal ionik kompleks. Jurnal Masyarakat Kimia Amerika, 122(4), 632-638.

Cubalah Pengira Energi Lattice Kami Hari Ini

Sekarang anda memahami kepentingan energi lattice dan bagaimana ia dikira, cubalah pengira kami untuk menentukan energi lattice bagi pelbagai sebatian ionik. Sama ada anda seorang pelajar yang mempelajari tentang ikatan kimia, penyelidik yang menganalisis sifat bahan, atau profesional yang membangunkan sebatian baru, alat kami menyediakan hasil yang cepat dan tepat untuk menyokong kerja anda.

Untuk pengiraan yang lebih maju atau untuk meneroka konsep berkaitan, lihat pengira dan sumber kimia lain kami. Jika anda mempunyai soalan atau maklum balas tentang pengira energi lattice, sila hubungi kami melalui borang maklum balas di bawah.