Kalkulator mrežne energije

Uvod

Kalkulator mrežne energije je osnovno orodje v fizikalni kemiji in znanosti o materialih za določanje moči ionskih vezi v kristaliničnih strukturah. Mrežna energija predstavlja energijo, ki se sprosti, ko se plinasti ioni združijo in tvorijo trdni ionski spoj, kar daje pomembne vpoglede v stabilnost, topnost in reaktivnost spojine. Ta kalkulator uporablja Born-Landéjevo enačbo za natančno izračunavanje mrežne energije na podlagi nabojev ionov, ionskih radijev in Bornovega eksponenta, kar omogoča dostop do kompleksnih kristalografskih izračunov študentom, raziskovalcem in strokovnjakom v industriji.

Razumevanje mrežne energije je temeljno za napovedovanje in razlago različnih kemijskih in fizikalnih lastnosti ionskih spojin. Višje vrednosti mrežne energije (bolj negativne) kažejo na močnejše ionske vezi, kar običajno vodi do višjih tališč, nižje topnosti in večje trdote. Z zagotavljanjem preprostega načina za izračun teh vrednosti naše orodje pomaga zapolniti vrzel med teoretično kristalografijo in praktičnimi aplikacijami v oblikovanju materialov, razvoju farmacevtskih izdelkov in kemijskem inženiringu.

Kaj je mrežna energija?

Mrežna energija je definirana kot energija, ki se sprosti, ko se ločeni plinasti ioni združijo in tvorijo trdni ionski spoj. Matematično predstavlja spremembo energije v naslednjem procesu:

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

Kjer:

• $M^{n+}$ predstavlja metalni kation z nabojem n+
• $X^{n-}$ predstavlja nemetalni anion z nabojem n-
• $MX$ predstavlja nastali ionski spoj

Mrežna energija je vedno negativna (eksotermna), kar pomeni, da se energija sprosti med oblikovanjem ionske mreže. Velikost mrežne energije je odvisna od več dejavnikov:

1. Naboj ionov: Višji naboji vodijo do močnejših elektrostatčnih privlačnosti in višjih mrežnih energij
2. Velikosti ionov: Manjši ioni ustvarjajo močnejše privlačnosti zaradi krajših medionskih razdalj
3. Kristalna struktura: Različne razporeditve ionov vplivajo na Madelungovo konstanto in skupno mrežno energijo

Born-Landéjeva enačba, ki jo uporablja naš kalkulator, upošteva te dejavnike, da zagotovi natančne vrednosti mrežne energije.

Born-Landéjeva enačba

Born-Landéjeva enačba je osnovna formula, ki se uporablja za izračun mrežne energije:

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

Kjer:

• $U$ = Mrežna energija (kJ/mol)
• $N_0$ = Avogadrova številka (6.022 × 10²³ mol⁻¹)
• $A$ = Madelungova konstanta (odvisna od kristalne strukture, 1.7476 za NaCl strukturo)
• $z_1$ = Naboj kationa
• $z_2$ = Naboj aniona
• $e$ = Elementarni naboj (1.602 × 10⁻¹⁹ C)
• $\varepsilon_0$ = Vakumska permitivnost (8.854 × 10⁻¹² F/m)
• $r_0$ = Medionska razdalja (vsota ionskih radijev v metrih)
• $n$ = Bornov eksponent (običajno med 5-12, povezan s kompresibilnostjo trdne snovi)

Enačba upošteva tako privlačne sile med nasprotnimi nabojnimi ioni kot tudi odbijajoče sile, ki se pojavijo, ko se začnejo prekrivati elektronske lupine.

Izračun medionske razdalje

Medionska razdalja ($r_0$) se izračuna kot vsota radijev kationa in aniona:

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

Kjer:

• $r_{cation}$ = Radij kationa v pikometrih (pm)
• $r_{anion}$ = Radij aniona v pikometrih (pm)

Ta razdalja je ključna za natančne izračune mrežne energije, saj je elektrostatčna privlačnost med ioni obratno sorazmerna s to razdaljo.

Kako uporabljati kalkulator mrežne energije

Naš kalkulator mrežne energije ponuja preprost vmesnik za izvajanje kompleksnih izračunov. Sledite tem korakom, da izračunate mrežno energijo ionskega spoja:

1. Vnesite naboj kationa (pozitivno celo število, npr. 1 za Na⁺, 2 za Mg²⁺)
2. Vnesite naboj aniona (negativno celo število, npr. -1 za Cl⁻, -2 za O²⁻)
3. Vnesite radij kationa v pikometrih (pm)
4. Vnesite radij aniona v pikometrih (pm)
5. Določite Bornov eksponent (običajno med 5-12, pri čemer je 9 pogost za mnoge spojine)
6. Oglejte si rezultate, ki prikazujejo tako medionsko razdaljo kot izračunano mrežno energijo

Kalkulator samodejno preverja vaše vnose, da zagotovi, da so v fizično smiselnih razponih:

• Naboj kationa mora biti pozitivno celo število
• Naboj aniona mora biti negativno celo število
• Oba ionska radija morata biti pozitivni vrednosti
• Bornov eksponent mora biti pozitiven

Korak-po-korak primer

Izračunajmo mrežno energijo natrijevega klorida (NaCl):

1. Vnesite naboj kationa: 1 (za Na⁺)
2. Vnesite naboj aniona: -1 (za Cl⁻)
3. Vnesite radij kationa: 102 pm (za Na⁺)
4. Vnesite radij aniona: 181 pm (za Cl⁻)
5. Določite Bornov eksponent: 9 (tipična vrednost za NaCl)

Kalkulator bo določil:

• Medionska razdalja: 102 pm + 181 pm = 283 pm
• Mrežna energija: približno -787 kJ/mol

Ta negativna vrednost kaže, da se energija sprosti, ko se natrijeve in kloridne ionov združijo in tvorijo trdni NaCl, kar potrjuje stabilnost spojine.

Pogosti ionski radiji in Bornovi eksponenti

Da bi vam olajšali uporabo kalkulatorja, so tukaj pogosti ionski radiji in Bornovi eksponenti za pogosto srečane ione:

Radiji kationov (v pikometrih)

Radiji anionov (v pikometrih)

Tipični Bornovi eksponenti

Te vrednosti lahko uporabite kot izhodiščne točke za vaše izračune, čeprav se lahko nekoliko razlikujejo glede na specifičen vir.

Uporabe za izračune mrežne energije

Izračuni mrežne energije imajo številne aplikacije v kemiji, znanosti o materialih in sorodnih področjih:

1. Napovedovanje fizikalnih lastnosti

Mrežna energija neposredno korelira z več fizičnimi lastnostmi:

• Tališča in vrelišča: Spojine z višjimi mrežnimi energijami običajno imajo višja tališča in vrelišča zaradi močnejših ionskih vezi.
• Trdota: Višje mrežne energije običajno vodijo do trdnejših kristalov, ki so bolj odporni na deformacije.
• Topnost: Spojine z višjimi mrežnimi energijami so običajno manj topne v vodi, saj energija, potrebna za ločevanje ionov, presega energijo hidratacije.

Na primer, primerjava MgO (mrežna energija ≈ -3795 kJ/mol) z NaCl (mrežna energija ≈ -787 kJ/mol) pojasnjuje, zakaj ima MgO bistveno višje tališče (2852°C proti 801°C za NaCl).

2. Razumevanje kemijske reaktivnosti

Mrežna energija pomaga razložiti:

• Obnašanje kislin in baz: Moč oksidov kot baz ali kislin lahko povežemo z njihovimi mrežnimi energijami.
• Termalna stabilnost: Spojine z višjimi mrežnimi energijami so običajno bolj termalno stabilne.
• Energetika reakcij: Mrežna energija je ključna komponenta v Born-Haberjevih ciklih, ki se uporabljajo za analizo energetike tvorbe ionskih spojin.

3. Oblikovanje materialov in inženiring

Raziskovalci uporabljajo izračune mrežne energije za:

• Oblikovanje novih materialov z določenimi lastnostmi
• Optimizacijo kristalnih struktur za posebne aplikacije
• Napovedovanje stabilnosti novih spojin pred sintezo
• Razvoj bolj učinkovitih katalizatorjev in materialov za shranjevanje energije

4. Farmacevtske aplikacije

V farmacevtski znanosti izračuni mrežne energije pomagajo:

• Napovedovati topnost zdravil in biološko uporabnost
• Razumeti polimorfizem v zdravilnih kristalih
• Oblikovati solne oblike aktivnih farmacevtskih sestavin z optimalnimi lastnostmi
• Razvijati bolj stabilne farmacevtske formulacije

5. Izobraževalne aplikacije

Kalkulator mrežne energije služi kot odlično izobraževalno orodje za:

• Poučevanje konceptov ionskega vezanja
• Prikazovanje povezave med strukturo in lastnostmi
• Ilustriranje načel elektrostatike v kemiji
• Pružanje praktičnih izkušenj z termodinamičnimi izračuni

Alternativne metode za izračun mrežne energije

Čeprav je Born-Landéjeva enačba široko uporabljena, obstajajo alternativni pristopi za izračun mrežne energije:

1. Kapustinskii enačba: Poenostavljen pristop, ki ne zahteva poznavanja kristalne strukture: $U = -\frac{1.07 \times 10^5 \times |z_1 z_2| \times \nu}{r_0} \left(1-\frac{0.345}{r_0}\right)$ Kjer je ν število ionov v formuli.

2. Born-Mayerjeva enačba: Sprememba Born-Landéjeve enačbe, ki vključuje dodaten parameter za upoštevanje odbijajoče sile elektronov.

3. Eksperimentalna določitev: Uporaba Born-Haberjevih ciklov za izračun mrežne energije iz eksperimentalnih termodinamičnih podatkov.

4. Računalniške metode: Sodobni kvantno-mehanski izračuni lahko zagotovijo zelo natančne mrežne energije za kompleksne strukture.

Vsaka metoda ima svoje prednosti in omejitve, pri čemer Born-Landéjeva enačba ponuja dobro ravnotežje med natančnostjo in računalniško preprostostjo za večino običajnih ionskih spojin.

Zgodovina koncepta mrežne energije

Koncept mrežne energije se je v preteklem stoletju znatno razvil:

• 1916-1918: Max Born in Alfred Landé sta razvila prvo teoretično zasnovo za izračun mrežne energije, uvedla sta tisto, kar je postalo znano kot Born-Landéjeva enačba.

• 1920-ih: Razvila sta se Born-Haberjev cikel, ki je zagotovil eksperimentalni pristop za določanje mrežnih energij z združevanjem več merljivih energetskih sprememb (kot so ionizacijska energija, afiniteta elektronov in entalpija tvorbe) za posredno izračunavanje mrežne energije.

• 1933: Fritz London in Walter Heitler sta s svojim delom na kvantni mehaniki zagotovila globlje vpoglede v naravo ionskega vezanja in izboljšala teoretično razumevanje mrežne energije.

• 1950-ih-1960-ih: Izboljšave v rentgenski kristalografiji so omogočile natančnejšo določitev kristalnih struktur in medionskih razdalj, kar je povečalo natančnost izračunov mrežne energije.

• 1970-ih-1980-ih: Računalniške metode so začele nastajati, kar je omogočilo izračune mrežne energije za vedno bolj kompleksne strukture.

• Danes: Napredne kvantno-mehanske metode in simulacije molekularne dinamike zagotavljajo zelo natančne vrednosti mrežne energije, medtem ko poenostavljeni kalkulatorji, kot je naš, omogočajo dostop do teh izračunov širšemu občinstvu.

Razvoj konceptov mrežne energije je bil ključen za napredek v znanosti o materialih, trdni kemiji in kristalnem inženiringu.

Kode za izračun mrežne energije

Tukaj so implementacije Born-Landéjeve enačbe v različnih programskih jezikih:

1import math
2
3def calculate_lattice_energy(cation_charge, anion_charge, cation_radius, anion_radius, born_exponent):
4    # Konstantne vrednosti
5    AVOGADRO_NUMBER = 6.022e23  # mol^-1
6    MADELUNG_CONSTANT = 1.7476  # za NaCl strukturo
7    ELECTRON_CHARGE = 1.602e-19  # C
8    VACUUM_PERMITTIVITY = 8.854e-12  # F/m
9    
10    # Pretvori radije iz pikometrov v metre
11    cation_radius_m = cation_radius * 1e-12
12    anion_radius_m = anion_radius * 1e-12
13    
14    # Izračunaj medionsko razdaljo
15    interionic_distance = cation_radius_m + anion_radius_m
16    
17    # Izračunaj mrežno energijo v 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    # Pretvori v kJ/mol
24    return lattice_energy / 1000
25
26# Primer: Izračunaj mrežno energijo za NaCl
27energy = calculate_lattice_energy(1, -1, 102, 181, 9)
28print(f"Mrežna energija NaCl: {energy:.2f} kJ/mol")
29

1function calculateLatticeEnergy(cationCharge, anionCharge, cationRadius, anionRadius, bornExponent) {
2  // Konstantne vrednosti
3  const AVOGADRO_NUMBER = 6.022e23; // mol^-1
4  const MADELUNG_CONSTANT = 1.7476; // za NaCl strukturo
5  const ELECTRON_CHARGE = 1.602e-19; // C
6  const VACUUM_PERMITTIVITY = 8.854e-12; // F/m
7  
8  // Pretvori radije iz pikometrov v metre
9  const cationRadiusM = cationRadius * 1e-12;
10  const anionRadiusM = anionRadius * 1e-12;
11  
12  // Izračunaj medionsko razdaljo
13  const interionicDistance = cationRadiusM + anionRadiusM;
14  
15  // Izračunaj mrežno energijo v 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  // Pretvori v kJ/mol
22  return latticeEnergy / 1000;
23}
24
25// Primer: Izračunaj mrežno energijo za MgO
26const energy = calculateLatticeEnergy(2, -2, 72, 140, 9);
27console.log(`Mrežna energija MgO: ${energy.toFixed(2)} kJ/mol`);
28

1public class LatticeEnergyCalculator {
2    // Konstantne vrednosti
3    private static final double AVOGADRO_NUMBER = 6.022e23; // mol^-1
4    private static final double MADELUNG_CONSTANT = 1.7476; // za NaCl strukturo
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        // Pretvori radije iz pikometrov v metre
12        double cationRadiusM = cationRadius * 1e-12;
13        double anionRadiusM = anionRadius * 1e-12;
14        
15        // Izračunaj medionsko razdaljo
16        double interionicDistance = cationRadiusM + anionRadiusM;
17        
18        // Izračunaj mrežno energijo v 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        // Pretvori v kJ/mol
25        return latticeEnergy / 1000;
26    }
27    
28    public static void main(String[] args) {
29        // Primer: Izračunaj mrežno energijo za CaO
30        double energy = calculateLatticeEnergy(2, -2, 100, 140, 9);
31        System.out.printf("Mrežna energija CaO: %.2f kJ/mol%n", energy);
32    }
33}
34

1' Excel VBA funkcija za izračun mrežne energije
2Function LatticeEnergy(cationCharge As Double, anionCharge As Double, _
3                      cationRadius As Double, anionRadius As Double, _
4                      bornExponent As Double) As Double
5    ' Konstantne vrednosti
6    Const AVOGADRO_NUMBER As Double = 6.022E+23 ' mol^-1
7    Const MADELUNG_CONSTANT As Double = 1.7476 ' za NaCl strukturo
8    Const ELECTRON_CHARGE As Double = 1.602E-19 ' C
9    Const VACUUM_PERMITTIVITY As Double = 8.854E-12 ' F/m
10    
11    ' Pretvori radije iz pikometrov v metre
12    Dim cationRadiusM As Double: cationRadiusM = cationRadius * 1E-12
13    Dim anionRadiusM As Double: anionRadiusM = anionRadius * 1E-12
14    
15    ' Izračunaj medionsko razdaljo
16    Dim interionicDistance As Double: interionicDistance = cationRadiusM + anionRadiusM
17    
18    ' Izračunaj mrežno energijo v 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    ' Pretvori v kJ/mol
26    LatticeEnergy = energyInJ / 1000
27End Function
28' Uporaba:
29' =LatticeEnergy(1, -1, 102, 181, 9)
30

1#include <iostream>
2#include <cmath>
3
4// Izračunaj mrežno energijo z uporabo Born-Landéjeve enačbe
5double calculateLatticeEnergy(int cationCharge, int anionCharge, 
6                             double cationRadius, double anionRadius, 
7                             double bornExponent) {
8    // Konstantne vrednosti
9    const double AVOGADRO_NUMBER = 6.022e23; // mol^-1
10    const double MADELUNG_CONSTANT = 1.7476; // za NaCl strukturo
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    // Pretvori radije iz pikometrov v metre
16    double cationRadiusM = cationRadius * 1e-12;
17    double anionRadiusM = anionRadius * 1e-12;
18    
19    // Izračunaj medionsko razdaljo
20    double interionicDistance = cationRadiusM + anionRadiusM;
21    
22    // Izračunaj mrežno energijo v 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    // Pretvori v kJ/mol
29    return latticeEnergy / 1000;
30}
31
32int main() {
33    // Primer: Izračunaj mrežno energijo za LiF
34    double energy = calculateLatticeEnergy(1, -1, 76, 133, 7);
35    std::cout << "Mrežna energija LiF: " << std::fixed << std::setprecision(2) 
36              << energy << " kJ/mol" << std::endl;
37    
38    return 0;
39}
40

Pogosto zastavljena vprašanja

Kaj je mrežna energija in zakaj je pomembna?

Mrežna energija je energija, ki se sprosti, ko se plinasti ioni združijo in tvorijo trdni ionski spoj. Pomembna je, ker daje vpoglede v stabilnost spojine, tališče, topnost in reaktivnost. Višje mrežne energije (bolj negativne vrednosti) kažejo na močnejše ionske vezi in običajno vodijo do spojin z višjimi tališči, nižjo topnostjo in večjo trdoto.

Ali je mrežna energija vedno negativna?

Da, mrežna energija je vedno negativna (eksotermna), ko jo definiramo kot energijo, ki se sprosti med oblikovanjem ionskega trdnega telesa iz plinastih ionov. Nekateri učbeniki jo definirajo kot energijo, potrebno za ločevanje ionskega trdnega telesa v plinaste ione, v tem primeru bi bila pozitivna (endotermna). Naš kalkulator uporablja konvencionalno definicijo, kjer je mrežna energija negativna.

Kako velikost ionov vpliva na mrežno energijo?

Velikost ionov ima pomembno obratno razmerje z mrežno energijo. Manjši ioni ustvarjajo močnejše elektrostatčne privlačnosti, ker se lahko bolj približajo, kar vodi do krajših medionskih razdalj. Ker je mrežna energija obratno sorazmerna z medionsko razdaljo, imajo spojine z manjšimi ioni običajno višje mrežne energije (bolj negativne vrednosti).

Zakaj imata MgO in NaF različne mrežne energije, čeprav imata enako število elektronov?

Čeprav imata MgO in NaF oba 10 elektronov v vsakem ionu, imata različne mrežne energije predvsem zaradi različnih nabojev ionov. MgO vključuje Mg²⁺ in O²⁻ ione (naboji +2 in -2), medtem ko NaF vključuje Na⁺ in F⁻ ione (naboji +1 in -1). Ker je mrežna energija sorazmerna s produktom nabojev ionov, je mrežna energija MgO približno štirikrat večja od tiste v NaF. Poleg tega so ioni v MgO manjši od tistih v NaF, kar dodatno povečuje mrežno energijo MgO.

Kaj je Bornov eksponent in kako izbrati pravo vrednost?

Bornov eksponent (n) je parameter v Born-Landéjevi enačbi, ki upošteva odbijajoče sile med ioni, ko se začnejo prekrivati njihove elektronske lupine. Običajno se giblje med 5 in 12 in je povezan s kompresibilnostjo trdne snovi. Za mnoge običajne ionske spojine se uporablja vrednost 9 kot razumna aproximacija. Za natančnejše izračune lahko najdete specifične vrednosti Bornovega eksponenta v kristalografskih bazah podatkov ali raziskovalni literaturi za vašo spojino.

Kako natančna je Born-Landéjeva enačba za izračun mrežne energije?

Born-Landéjeva enačba zagotavlja razmeroma natančne ocene mrežne energije za preproste ionske spojine z znanimi kristalnimi strukturami. Za večino izobraževalnih in splošnokemijskih namenov je dovolj natančna. Vendar pa ima omejitve za spojine z znatnim kovalentnim značajem, kompleksnimi kristalnimi strukturami ali ko so ioni zelo polarizabilni. Za raziskovalno natančnost so prednostne kvantno-mehanske izračune ali eksperimentalne določitve preko Born-Haberjevih ciklov.

Ali se mrežna energija lahko izmeri eksperimentalno?

Mrežna energija se ne more neposredno izmeriti, lahko pa se določi eksperimentalno z uporabo Born-Haberjevega cikla. Ta termodinamični cikel združuje več merljivih energetskih sprememb (kot so ionizacijska energija, afiniteta elektronov in entalpija tvorbe) za posredno izračunavanje mrežne energije. Te eksperimentalne vrednosti pogosto služijo kot referenčne točke za teoretične izračune.

Kako mrežna energija vpliva na topnost?

Mrežna energija in topnost sta obratno povezani. Spojine z višjimi mrežnimi energijami (bolj negativne vrednosti) zahtevajo več energije za ločevanje njihovih ionov, kar jih naredi manj topne v vodi, razen če je energija hidratacije ionov dovolj velika, da premaga mrežno energijo. To pojasnjuje, zakaj je MgO (z zelo visoko mrežno energijo) skoraj netopen v vodi, medtem ko se NaCl (z nižjo mrežno energijo) zlahka raztopi.

Kakšna je razlika med mrežno energijo in mrežno entalpijo?

Mrežna energija in mrežna entalpija sta tesno povezani koncepti, ki se včasih uporabljata izmenično, vendar imata subtilno razliko. Mrežna energija se nanaša na spremembo notranje energije (ΔU) pri konstantnem volumnu, medtem ko se mrežna entalpija nanaša na spremembo entalpije (ΔH) pri konstantnem tlaku. Razmerje med njima je ΔH = ΔU + PΔV, kjer je PΔV običajno majhno pri oblikovanju trdne snovi (približno RT). Za večino praktičnih namenov je razlika minimalna.

Kako Madelungova konstanta vpliva na izračune mrežne energije?

Madelungova konstanta (A) upošteva tridimenzionalno razporeditev ionov v kristalni strukturi in posledične elektrostatčne interakcije. Različne kristalne strukture imajo različne Madelungove konstante. Na primer, NaCl struktura ima Madelungovo konstanto 1.7476, medtem ko CsCl struktura ima vrednost 1.7627. Madelungova konstanta je neposredno sorazmerna z mrežno energijo, zato bodo strukture z višjimi Madelungovimi konstantami imele višje mrežne energije, ob upoštevanju vseh drugih dejavnikov.

Reference

1. Atkins, P. W., & De Paula, J. (2014). Atkinsova fizikalna kemija (10. izd.). Oxford University Press.

2. Jenkins, H. D. B., & Thakur, K. P. (1979). Ponovna ocena termokemičnih radijev za kompleksne ione. Revija za kemijsko izobraževanje, 56(9), 576.

3. Housecroft, C. E., & Sharpe, A. G. (2018). Inorganska kemija (5. izd.). Pearson.

4. Shannon, R. D. (1976). Revizija učinkovitih ionskih radijev in sistematične študije medionskih razdalj v halidih in kalcogenidih. 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). Mrežna energija ionskih kristalov. Četrtni pregledi, Kemijska družba, 10(3), 283-294.

7. Jenkins, H. D. B., & Morris, D. F. C. (1976). Nova ocena Bornovega eksponenta. Molekularna fizika, 32(1), 231-236.

8. Glasser, L., & Jenkins, H. D. B. (2000). Mrežne energije in prostornine enotnih celic kompleksnih ionskih trdnih snovi. Revija ameriške kemijske družbe, 122(4), 632-638.

Preizkusite naš kalkulator mrežne energije še danes

Zdaj, ko razumete pomen mrežne energije in kako se izračuna, preizkusite naš kalkulator, da določite mrežno energijo različnih ionskih spojin. Ne glede na to, ali ste študent, ki se uči o kemijskem vezanju, raziskovalec, ki analizira lastnosti materialov, ali strokovnjak, ki razvija nove spojine, naše orodje zagotavlja hitre in natančne rezultate za podporo vašemu delu.

Za bolj napredne izračune ali raziskovanje sorodnih konceptov si oglejte naše druge kemijske kalkulatorje in vire. Če imate vprašanja ali povratne informacije o kalkulatorju mrežne energije, nas prosimo kontaktirajte preko obrazca za povratne informacije spodaj.