Kalkulator Energii Sieci

Wprowadzenie

Kalkulator energii sieci to niezbędne narzędzie w chemii fizycznej i naukach materiałowych do określania siły wiązań jonowych w strukturach krystalicznych. Energia sieci reprezentuje energię wydzielającą się, gdy gazowe jony łączą się, aby utworzyć stały związek jonowy, co dostarcza kluczowych informacji na temat stabilności, rozpuszczalności i reaktywności związku. Ten kalkulator implementuje równanie Borna-Landégo, aby dokładnie obliczyć energię sieci na podstawie ładunków jonów, promieni jonowych i wykładnika Borna, co sprawia, że skomplikowane obliczenia krystalograficzne są dostępne dla studentów, badaczy i profesjonalistów w przemyśle.

Zrozumienie energii sieci jest fundamentalne dla przewidywania i wyjaśniania różnych właściwości chemicznych i fizycznych związków jonowych. Wyższe wartości energii sieci (bardziej ujemne) wskazują na silniejsze wiązania jonowe, co zazwyczaj skutkuje wyższymi temperaturami topnienia, niższą rozpuszczalnością i większą twardością. Dostarczając prosty sposób na obliczenie tych wartości, nasze narzędzie pomaga zniwelować różnicę między teoretyczną krystalografią a praktycznymi zastosowaniami w projektowaniu materiałów, rozwoju farmaceutycznym i inżynierii chemicznej.

Czym jest energia sieci?

Energia sieci jest definiowana jako energia wydzielająca się, gdy oddzielone gazowe jony łączą się, aby utworzyć stały związek jonowy. Matematycznie reprezentuje zmianę energii w następującym procesie:

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

Gdzie:

• $M^{n+}$ reprezentuje kation metalu o ładunku n+
• $X^{n-}$ reprezentuje anion niemetalu o ładunku n-
• $MX$ reprezentuje powstały związek jonowy

Energia sieci jest zawsze ujemna (egzotermiczna), co wskazuje, że energia jest wydzielana podczas formowania sieci jonowej. Wielkość energii sieci zależy od kilku czynników:

1. Ładunki jonów: Wyższe ładunki prowadzą do silniejszych przyciągających sił elektrostatycznych i wyższych energii sieci
2. Rozmiary jonów: Mniejsze jony tworzą silniejsze przyciąganie z powodu krótszych odległości międzyjonowych
3. Struktura kryształu: Różne układy jonów wpływają na stałą Madelunga i ogólną energię sieci

Równanie Borna-Landégo, które wykorzystuje nasz kalkulator, uwzględnia te czynniki, aby dostarczyć dokładne wartości energii sieci.

Równanie Borna-Landégo

Równanie Borna-Landégo jest podstawowym wzorem używanym do obliczania energii sieci:

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

Gdzie:

• $U$ = Energia sieci (kJ/mol)
• $N_0$ = Liczba Avogadra (6.022 × 10²³ mol⁻¹)
• $A$ = Stała Madelunga (zależy od struktury kryształu, 1.7476 dla struktury NaCl)
• $z_1$ = Ładunek kationu
• $z_2$ = Ładunek anionu
• $e$ = Ładunek elementarny (1.602 × 10⁻¹⁹ C)
• $\varepsilon_0$ = Przenikalność elektryczna próżni (8.854 × 10⁻¹² F/m)
• $r_0$ = Odległość międzyjonowa (suma promieni jonowych w metrach)
• $n$ = Wykładnik Borna (zazwyczaj między 5-12, związany z kompresyjnością ciała stałego)

Równanie uwzględnia zarówno siły przyciągające między przeciwnie naładowanymi jonami, jak i siły odpychające, które występują, gdy chmury elektronowe zaczynają się nakładać.

Obliczanie Odległości Międzyjonowej

Odległość międzyjonowa ($r_0$) oblicza się jako sumę promieni kationu i anionu:

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

Gdzie:

• $r_{kation}$ = Promień kationu w pikometrach (pm)
• $r_{anion}$ = Promień anionu w pikometrach (pm)

Ta odległość jest kluczowa dla dokładnych obliczeń energii sieci, ponieważ przyciąganie elektrostatyczne między jonami jest odwrotnie proporcjonalne do tej odległości.

Jak korzystać z kalkulatora energii sieci

Nasz kalkulator energii sieci oferuje prosty interfejs do przeprowadzania skomplikowanych obliczeń. Wykonaj następujące kroki, aby obliczyć energię sieci związku jonowego:

1. Wprowadź ładunek kationu (liczba całkowita dodatnia, np. 1 dla Na⁺, 2 dla Mg²⁺)
2. Wprowadź ładunek anionu (liczba całkowita ujemna, np. -1 dla Cl⁻, -2 dla O²⁻)
3. Wprowadź promień kationu w pikometrach (pm)
4. Wprowadź promień anionu w pikometrach (pm)
5. Określ wykładnik Borna (zazwyczaj między 5-12, z 9 będącym powszechnym dla wielu związków)
6. Wyświetl wyniki pokazujące zarówno odległość międzyjonową, jak i obliczoną energię sieci

Kalkulator automatycznie waliduje twoje dane wejściowe, aby upewnić się, że mieszczą się w fizycznie sensownych zakresach:

• Ładunek kationu musi być dodatnią liczbą całkowitą
• Ładunek anionu musi być liczbą całkowitą ujemną
• Oba promienie jonowe muszą być wartościami dodatnimi
• Wykładnik Borna musi być dodatni

Przykład Krok Po Kroku

Obliczmy energię sieci chlorku sodu (NaCl):

1. Wprowadź ładunek kationu: 1 (dla Na⁺)
2. Wprowadź ładunek anionu: -1 (dla Cl⁻)
3. Wprowadź promień kationu: 102 pm (dla Na⁺)
4. Wprowadź promień anionu: 181 pm (dla Cl⁻)
5. Określ wykładnik Borna: 9 (typowa wartość dla NaCl)

Kalkulator określi:

• Odległość międzyjonowa: 102 pm + 181 pm = 283 pm
• Energia sieci: około -787 kJ/mol

Ta wartość ujemna wskazuje, że energia jest wydzielana, gdy jony sodu i chlorku łączą się, aby utworzyć stały NaCl, potwierdzając stabilność związku.

Powszechne Promienie Jonowe i Wykładniki Borna

Aby pomóc Ci skutecznie korzystać z kalkulatora, oto powszechne promienie jonowe i wykładniki Borna dla często spotykanych jonów:

Promienie Kationów (w pikometrach)

Promienie Anionów (w pikometrach)

Typowe Wykładniki Borna

Te wartości mogą być używane jako punkty wyjścia do twoich obliczeń, chociaż mogą się nieco różnić w zależności od konkretnego źródła odniesienia.

Zastosowania Obliczeń Energii Sieci

Obliczenia energii sieci mają liczne zastosowania w chemii, naukach materiałowych i pokrewnych dziedzinach:

1. Przewidywanie Właściwości Fizycznych

Energia sieci bezpośrednio koreluje z kilkoma właściwościami fizycznymi:

• Temperatury topnienia i wrzenia: Związki o wyższych energiach sieci zazwyczaj mają wyższe temperatury topnienia i wrzenia z powodu silniejszych wiązań jonowych.
• Twardość: Wyższe energie sieci zazwyczaj prowadzą do twardszych kryształów, które są bardziej odporne na deformację.
• Rozpuszczalność: Związki o wyższych energiach sieci mają tendencję do bycia mniej rozpuszczalnymi w wodzie, ponieważ energia wymagana do oddzielenia jonów przewyższa energię hydratacji.

Na przykład, porównując MgO (energia sieci ≈ -3795 kJ/mol) z NaCl (energia sieci ≈ -787 kJ/mol) wyjaśnia, dlaczego MgO ma znacznie wyższą temperaturę topnienia (2852°C w porównaniu do 801°C dla NaCl).

2. Zrozumienie Reaktywności Chemicznej

Energia sieci pomaga wyjaśnić:

• Zachowanie kwasowo-zasadowe: Siła tlenków jako zasad lub kwasów może być związana z ich energiami sieci.
• Stabilność termiczna: Związki o wyższych energiach sieci są zazwyczaj bardziej stabilne termicznie.
• Energetyka reakcji: Energia sieci jest kluczowym składnikiem w cyklach Borna-Habera używanych do analizy energetyki tworzenia związków jonowych.

3. Projektowanie Materiałów i Inżynieria

Badacze wykorzystują obliczenia energii sieci do:

• Projektowania nowych materiałów o określonych właściwościach
• Optymalizacji struktur krystalicznych dla konkretnych zastosowań
• Przewidywania stabilności nowych związków przed syntezą
• Rozwoju bardziej efektywnych katalizatorów i materiałów do przechowywania energii

4. Zastosowania Farmaceutyczne

W naukach farmaceutycznych obliczenia energii sieci pomagają:

• Przewidywać rozpuszczalność leków i biodostępność
• Zrozumieć polimorfizm w kryształach leków
• Projektować formy soli aktywnych składników farmaceutycznych o optymalnych właściwościach
• Rozwijać bardziej stabilne formulacje leków

5. Zastosowania Edukacyjne

Kalkulator energii sieci służy jako doskonałe narzędzie edukacyjne do:

• Nauczania koncepcji wiązań jonowych
• Demonstrowania związku między strukturą a właściwościami
• Ilustrowania zasad elektrostatyki w chemii
• Zapewnienia praktycznych doświadczeń z obliczeniami termodynamicznymi

Alternatywy dla Równania Borna-Landégo

Chociaż równanie Borna-Landégo jest szeroko stosowane, istnieją alternatywne podejścia do obliczania energii sieci:

1. Równanie Kapustinskiego: Uproszczone podejście, które nie wymaga znajomości struktury kryształu: $U = -\frac{1.07 \times 10^5 \times |z_1 z_2| \times \nu}{r_0} \left(1-\frac{0.345}{r_0}\right)$ Gdzie ν to liczba jonów w jednostce formuły.

2. Równanie Borna-Mayera: Modyfikacja równania Borna-Landégo, która uwzględnia dodatkowy parametr, aby uwzględnić odpychające siły elektronowe.

3. Określenie Eksperymentalne: Używając cykli Borna-Habera do obliczenia energii sieci z danych termodynamicznych.

4. Metody Obliczeniowe: Nowoczesne obliczenia mechaniki kwantowej mogą dostarczyć bardzo dokładnych energii sieci dla złożonych struktur.

Każda metoda ma swoje zalety i ograniczenia, przy czym równanie Borna-Landégo oferuje dobry balans między dokładnością a prostotą obliczeniową dla większości powszechnych związków jonowych.

Historia Koncepcji Energii Sieci

Koncepcja energii sieci znacznie ewoluowała w ciągu ostatniego wieku:

• 1916-1918: Max Born i Alfred Landé opracowali pierwszą teoretyczną ramę do obliczania energii sieci, wprowadzając to, co stało się znane jako równanie Borna-Landégo.

• Lata 20-te XX wieku: Opracowano cykl Borna-Habera, który dostarczył eksperymentalnego podejścia do określania energii sieci poprzez pomiary termochemiczne.

• 1933: Prace Fritza Londona i Waltera Heitlera nad mechaniką kwantową dostarczyły głębszych wglądów w naturę wiązań jonowych i poprawiły teoretyczne zrozumienie energii sieci.

• Lata 50-te i 60-te XX wieku: Udoskonalenia w krystalografii rentgenowskiej pozwoliły na dokładniejsze określenie struktur kryształów i odległości międzyjonowych, zwiększając precyzję obliczeń energii sieci.

• Lata 70-te i 80-te XX wieku: Metody obliczeniowe zaczęły się pojawiać, umożliwiając obliczenia energii sieci dla coraz bardziej złożonych struktur.

• Dzień dzisiejszy: Zaawansowane metody mechaniki kwantowej i symulacje dynamiki molekularnej dostarczają bardzo dokładnych wartości energii sieci, podczas gdy uproszczone kalkulatory, takie jak nasz, sprawiają, że te obliczenia są dostępne dla szerszej publiczności.

Rozwój koncepcji energii sieci był kluczowy dla postępów w naukach materiałowych, chemii ciała stałego i inżynierii kryształów.

Przykłady Kodów do Obliczania Energii Sieci

Oto implementacje równania Borna-Landégo w różnych językach programowania:

1import math
2
3def calculate_lattice_energy(cation_charge, anion_charge, cation_radius, anion_radius, born_exponent):
4    # Stałe
5    AVOGADRO_NUMBER = 6.022e23  # mol^-1
6    MADELUNG_CONSTANT = 1.7476  # dla struktury NaCl
7    ELECTRON_CHARGE = 1.602e-19  # C
8    VACUUM_PERMITTIVITY = 8.854e-12  # F/m
9    
10    # Konwersja promieni z pikometrów na metry
11    cation_radius_m = cation_radius * 1e-12
12    anion_radius_m = anion_radius * 1e-12
13    
14    # Obliczanie odległości międzyjonowej
15    interionic_distance = cation_radius_m + anion_radius_m
16    
17    # Obliczanie energii sieci w 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    # Konwersja na kJ/mol
24    return lattice_energy / 1000
25
26# Przykład: Oblicz energię sieci dla NaCl
27energy = calculate_lattice_energy(1, -1, 102, 181, 9)
28print(f"Energia sieci NaCl: {energy:.2f} kJ/mol")
29

1function calculateLatticeEnergy(cationCharge, anionCharge, cationRadius, anionRadius, bornExponent) {
2  // Stałe
3  const AVOGADRO_NUMBER = 6.022e23; // mol^-1
4  const MADELUNG_CONSTANT = 1.7476; // dla struktury NaCl
5  const ELECTRON_CHARGE = 1.602e-19; // C
6  const VACUUM_PERMITTIVITY = 8.854e-12; // F/m
7  
8  // Konwersja promieni z pikometrów na metry
9  const cationRadiusM = cationRadius * 1e-12;
10  const anionRadiusM = anionRadius * 1e-12;
11  
12  // Obliczanie odległości międzyjonowej
13  const interionicDistance = cationRadiusM + anionRadiusM;
14  
15  // Obliczanie energii sieci w 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  // Konwersja na kJ/mol
22  return latticeEnergy / 1000;
23}
24
25// Przykład: Oblicz energię sieci dla MgO
26const energy = calculateLatticeEnergy(2, -2, 72, 140, 9);
27console.log(`Energia sieci MgO: ${energy.toFixed(2)} kJ/mol`);
28

1public class LatticeEnergyCalculator {
2    // Stałe
3    private static final double AVOGADRO_NUMBER = 6.022e23; // mol^-1
4    private static final double MADELUNG_CONSTANT = 1.7476; // dla struktury 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        // Konwersja promieni z pikometrów na metry
12        double cationRadiusM = cationRadius * 1e-12;
13        double anionRadiusM = anionRadius * 1e-12;
14        
15        // Obliczanie odległości międzyjonowej
16        double interionicDistance = cationRadiusM + anionRadiusM;
17        
18        // Obliczanie energii sieci w 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        // Konwersja na kJ/mol
25        return latticeEnergy / 1000;
26    }
27    
28    public static void main(String[] args) {
29        // Przykład: Oblicz energię sieci dla CaO
30        double energy = calculateLatticeEnergy(2, -2, 100, 140, 9);
31        System.out.printf("Energia sieci CaO: %.2f kJ/mol%n", energy);
32    }
33}
34

1' Funkcja VBA Excel do obliczania energii sieci
2Function LatticeEnergy(cationCharge As Double, anionCharge As Double, _
3                      cationRadius As Double, anionRadius As Double, _
4                      bornExponent As Double) As Double
5    ' Stałe
6    Const AVOGADRO_NUMBER As Double = 6.022E+23 ' mol^-1
7    Const MADELUNG_CONSTANT As Double = 1.7476 ' dla struktury NaCl
8    Const ELECTRON_CHARGE As Double = 1.602E-19 ' C
9    Const VACUUM_PERMITTIVITY As Double = 8.854E-12 ' F/m
10    
11    ' Konwersja promieni z pikometrów na metry
12    Dim cationRadiusM As Double: cationRadiusM = cationRadius * 1E-12
13    Dim anionRadiusM As Double: anionRadiusM = anionRadius * 1E-12
14    
15    ' Obliczanie odległości międzyjonowej
16    Dim interionicDistance As Double: interionicDistance = cationRadiusM + anionRadiusM
17    
18    ' Obliczanie energii sieci w 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    ' Konwersja na kJ/mol
26    LatticeEnergy = energyInJ / 1000
27End Function
28' Użycie:
29' =LatticeEnergy(1, -1, 102, 181, 9)
30

1#include <iostream>
2#include <cmath>
3
4// Oblicz energię sieci używając równania Borna-Landégo
5double calculateLatticeEnergy(int cationCharge, int anionCharge, 
6                             double cationRadius, double anionRadius, 
7                             double bornExponent) {
8    // Stałe
9    const double AVOGADRO_NUMBER = 6.022e23; // mol^-1
10    const double MADELUNG_CONSTANT = 1.7476; // dla struktury 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    // Konwersja promieni z pikometrów na metry
16    double cationRadiusM = cationRadius * 1e-12;
17    double anionRadiusM = anionRadius * 1e-12;
18    
19    // Obliczanie odległości międzyjonowej
20    double interionicDistance = cationRadiusM + anionRadiusM;
21    
22    // Obliczanie energii sieci w 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    // Konwersja na kJ/mol
29    return latticeEnergy / 1000;
30}
31
32int main() {
33    // Przykład: Oblicz energię sieci dla LiF
34    double energy = calculateLatticeEnergy(1, -1, 76, 133, 7);
35    std::cout << "Energia sieci LiF: " << std::fixed << std::setprecision(2) 
36              << energy << " kJ/mol" << std::endl;
37    
38    return 0;
39}
40

Najczęściej Zadawane Pytania

Czym jest energia sieci i dlaczego jest ważna?

Energia sieci to energia wydzielająca się, gdy gazowe jony łączą się, aby utworzyć stały związek jonowy. Jest ważna, ponieważ dostarcza informacji na temat stabilności związku, temperatury topnienia, rozpuszczalności i reaktywności. Wyższe energie sieci (bardziej ujemne wartości) wskazują na silniejsze wiązania jonowe i zazwyczaj prowadzą do związków o wyższych temperaturach topnienia, niższej rozpuszczalności i większej twardości.

Czy energia sieci jest zawsze ujemna?

Tak, energia sieci jest zawsze ujemna (egzotermiczna) w przypadku, gdy definiuje się ją jako energię wydzielającą się podczas formowania stałego ciała jonowego z gazowych jonów. Niektóre podręczniki definiują ją jako energię wymaganą do oddzielenia ciała stałego jonowego na gazowe jony, w takim przypadku byłaby dodatnia (endotermiczna). Nasz kalkulator używa konwencjonalnej definicji, w której energia sieci jest ujemna.

Jak rozmiar jonu wpływa na energię sieci?

Rozmiar jonu ma znaczącą odwrotną zależność od energii sieci. Mniejsze jony tworzą silniejsze przyciąganie elektrostatyczne, ponieważ mogą zbliżyć się do siebie, co skutkuje krótszymi odległościami międzyjonowymi. Ponieważ energia sieci jest odwrotnie proporcjonalna do odległości międzyjonowej, związki z mniejszymi jonami zazwyczaj mają wyższe energie sieci (bardziej ujemne wartości).

Dlaczego MgO i NaF mają różne energie sieci, mimo że mają tę samą liczbę elektronów?

Chociaż MgO i NaF mają po 10 elektronów w każdym jonie, mają różne energie sieci głównie z powodu różnych ładunków jonowych. MgO obejmuje jony Mg²⁺ i O²⁻ (ładunki +2 i -2), podczas gdy NaF obejmuje jony Na⁺ i F⁻ (ładunki +1 i -1). Ponieważ energia sieci jest proporcjonalna do iloczynu ładunków jonowych, energia sieci MgO jest około cztery razy większa niż w przypadku NaF. Dodatkowo, jony w MgO są mniejsze niż te w NaF, co jeszcze bardziej zwiększa energię sieci MgO.

Czym jest wykładnik Borna i jak wybrać odpowiednią wartość?

Wykładnik Borna (n) to parametr w równaniu Borna-Landégo, który uwzględnia siły odpychające między jonami, gdy ich chmury elektronowe zaczynają się nakładać. Zazwyczaj waha się od 5 do 12 i jest związany z kompresyjnością ciała stałego. Dla wielu powszechnych związków stosuje się wartość 9 jako rozsądne przybliżenie. Dla bardziej precyzyjnych obliczeń można znaleźć konkretne wartości wykładnika Borna w bazach danych krystalograficznych lub literaturze badawczej dla interesującego cię związku.

Jak dokładne jest równanie Borna-Landégo w obliczaniu energii sieci?

Równanie Borna-Landégo dostarcza rozsądnych oszacowań energii sieci dla prostych związków jonowych o znanych strukturach krystalicznych. Dla większości celów edukacyjnych i ogólnych chemicznych jest wystarczająco dokładne. Ma jednak ograniczenia dla związków o znaczącym charakterze kowalencyjnym, złożonych strukturach krystalicznych lub gdy jony są wysoce polarne. Dla dokładności na poziomie badawczym preferowane są obliczenia mechaniki kwantowej lub określenia eksperymentalne za pomocą cykli Borna-Habera.

Czy energię sieci można zmierzyć eksperymentalnie?

Energia sieci nie może być mierzona bezpośrednio, ale może być określona eksperymentalnie za pomocą cyklu Borna-Habera. Ten cykl termodynamiczny łączy kilka mierzalnych zmian energii (takich jak energia jonizacji, powinowactwo elektronowe i entalpia tworzenia), aby pośrednio obliczyć energię sieci. Te wartości eksperymentalne często służą jako punkty odniesienia dla obliczeń teoretycznych.

Jak energia sieci odnosi się do rozpuszczalności?

Energia sieci i rozpuszczalność są odwrotnie związane. Związki o wyższych energiach sieci (bardziej ujemnych wartościach) wymagają więcej energii do oddzielenia swoich jonów, co czyni je mniej rozpuszczalnymi w wodzie, chyba że energia hydratacji jonów jest wystarczająco duża, aby przezwyciężyć energię sieci. To wyjaśnia, dlaczego MgO (o bardzo wysokiej energii sieci) jest prawie nierozpuszczalne w wodzie, podczas gdy NaCl (o niższej energii sieci) rozpuszcza się łatwo.

Jaka jest różnica między energią sieci a entalpią sieci?

Energia sieci i entalpia sieci to powiązane koncepcje, które są czasami używane zamiennie, ale mają subtelną różnicę. Energia sieci odnosi się do zmiany energii wewnętrznej (ΔU) w stałej objętości, podczas gdy entalpia sieci odnosi się do zmiany entalpii (ΔH) w stałym ciśnieniu. Związek między nimi to ΔH = ΔU + PΔV, gdzie PΔV jest zazwyczaj małe dla formowania ciał stałych (około RT). Dla większości praktycznych celów różnica jest minimalna.

Jak stała Madelunga wpływa na obliczenia energii sieci?

Stała Madelunga (A) uwzględnia trójwymiarowy układ jonów w strukturze kryształowej i wynikające z tego interakcje elektrostatyczne. Różne struktury kryształowe mają różne stałe Madelunga. Na przykład, struktura NaCl ma stałą Madelunga równą 1.7476, podczas gdy struktura CsCl ma wartość 1.7627. Stała Madelunga jest bezpośrednio proporcjonalna do energii sieci, więc struktury o wyższych stałych Madelunga będą miały wyższe energie sieci, przy innych równych warunkach.

Źródła

1. Atkins, P. W., & De Paula, J. (2014). Chemia fizyczna Atkinsa (10. wyd.). Oxford University Press.

2. Jenkins, H. D. B., & Thakur, K. P. (1979). Ponowna ocena promieni termochemicznych dla złożonych jonów. Journal of Chemical Education, 56(9), 576.

3. Housecroft, C. E., & Sharpe, A. G. (2018). Chemia nieorganiczna (5. wyd.). Pearson.

4. Shannon, R. D. (1976). Zrewidowane efektywne promienie jonowe i systematyczne badania odległości międzyatomowych w halogenkach i chalkogenkach. Acta Crystallographica Section A, 32(5), 751-767.

5. Born, M., & Landé, A. (1918). Über die Berechnung der Kompressibilität regulärer Kristalle aus der Gittertheorie. Verhandlungen Der Deutschen Physikalischen Gesellschaft, 20, 210-216.

6. Kapustinskii, A. F. (1956). Energia sieci kryształów jonowych. Quarterly Reviews, Chemical Society, 10(3), 283-294.

7. Jenkins, H. D. B., & Morris, D. F. C. (1976). Nowa ocena wykładnika Borna. Molecular Physics, 32(1), 231-236.

8. Glasser, L., & Jenkins, H. D. B. (2000). Energię sieci i objętości jednostki komórkowej złożonych ciał stałych. Journal of the American Chemical Society, 122(4), 632-638.

Wypróbuj Nasz Kalkulator Energii Sieci Już Dziś

Teraz, gdy rozumiesz znaczenie energii sieci i jak ją oblicza się, wypróbuj nasz kalkulator, aby określić energię sieci różnych związków jonowych. Niezależnie od tego, czy jesteś studentem uczącym się o wiązaniach chemicznych, badaczem analizującym właściwości materiałów, czy profesjonalistą rozwijającym nowe związki, nasze narzędzie dostarcza szybkich i dokładnych wyników, aby wspierać twoją pracę.

Aby uzyskać bardziej zaawansowane obliczenia lub zbadać pokrewne koncepcje, sprawdź nasze inne kalkulatory chemiczne i zasoby. Jeśli masz pytania lub uwagi dotyczące kalkulatora energii sieci, skontaktuj się z nami za pośrednictwem formularza opinii poniżej.