晶格能
互联网
<font><font><font><font><font>aM</font> </font> <font><sub>z </sub> </font> (<font>气）</font> bX<font><sub>z-</sub> </font> (<font>气）→</font> M<font><sub>a</sub> </font> X<font><sub>b</sub> </font> <font>（晶体）</font> U<font>（晶格能）</font> <font><font> </font> </font> </font> </font></font>
<font><font><font><font><font>晶格能也可以说是破坏</font> 1mol<font>晶体，使它变成完全分离的自由离子所需要消耗的能量。晶格能越大，表示离子键越强，晶体越稳定。</font> </font> </font> <font><font><font>晶格能的数值有两个来源。第一是理论计算值。它是根据离子晶体模型，考虑其中任一离子跟周围异号离子间的吸引作用，以及跟其他同号离子间的排斥作用推导出下列近似公式计算得到的。</font> <font><font> </font> </font> </font> </font></font></font>
<font><font><font><font><font> <font><font> </font> </font> </font> </font> </font></font></font>
<font><font><font><font><font><font>式中</font> Z<font>是离子价数，</font> R<font><sub>0</sub> </font> <font>是一对离子间的平均距离，</font> A<font>是跟一定的晶格类型有关的常数，</font> N<font><sub>A</sub> </font> <font>是阿佛加德罗常数，</font> m<font>是跟离子的电子层构型有关的常数，它的值可取</font> 5<font>～</font> 12<font>，ε</font> <font><sub>0</sub> </font> <font>是真空电容率（</font> 8.85419<font>×</font> 10<font><sup>-12</sup> </font> <font>库</font> <font><sup>-2</sup> </font> <font>·牛</font> <font><sup>-1</sup> </font> <font>·米</font> <font><sup>-2</sup> </font> <font>）。例如，氯化钠晶体的</font> Z<font><sub> </sub> </font> =Z<font><sub>-</sub> </font> =1<font>，</font> R<font><sub>0</sub> </font> =2.814<font>×</font> 10<font><sup>-10</sup> </font> m<font>，</font> m=8<font>，</font> A=1.7476<font>，代入上述公式可得</font> U=755kJ/mol<font>。第二是热化学实验值。设计一个热化学循环，然后根据实验测得的热化学量（如生成热、升华热、离解热、电离能、电子亲合势）进行计算。</font> </font> </font> <font><font><font>影响晶格能大小的因素主要是离子半径、离子电荷以及离子的电子层构型等。例如，随着卤离子半径增大，卤化物的晶格能降低；高价化合物的晶格能远大于低价离子化合物的晶格能，如</font> U<font><sub>TiN</sub> </font> <font>＞</font> U<font><sub>MgO</sub> </font> <font>＞</font> U<font><sub>NaCl</sub> </font> <font>。此外，</font> Cu<font><sup> </sup> </font> <font>和</font> Na<font><sup> </sup> </font> <font>半径相近、离子电荷相同，但</font> Cu<font><sup> </sup> </font> <font>是</font> 18<font>电子构型，对阴离子会产生极化作用，因此</font> U<font><sub>Cu2S</sub> </font> <font>＞</font> U<font><sub>Na2S</sub> </font> <font>。</font> </font> </font> <font><font><font>离子化合物都有较高的熔点和沸点，这是和它们离子晶体有很大的晶格能有关。由于</font> U<font><sub>MgO</sub> </font> <font>＞</font> U<font><sub>NaF</sub> </font> <font>，</font> MgO<font>的熔点（</font> 2800<font>℃）比</font> NaF<font>的熔点（</font> 988<font>℃）高得多。</font> </font> </font> <font><font><font>晶格能的大小决定离子晶体的稳定性，用它可以解释和预言离子晶体的许多物理和化学性质。例如，根据晶格能大小可以求得难以从实验测出的电子亲和势，可以求得离子化合物的溶解热，并能预测溶解时的热效应。</font> <font><font> </font> </font> </font> </font></font></font></font>
