晶格能是指在标准状况下,使离子晶体变成气态正离子和气态负离子时所吸收的能量,它是度量晶格稳定性的参数。影响晶格能大小的因素有离子半径、离子电荷以及
离子的电子层构型等.
电荷高、半径小的离子,其晶格能大。
晶格能也可以说是破坏1
mol晶体,使它变成完全分离的气态自由离子所需要消耗的能量(H为正)。
标准状况下,拆开单位
物质的量的
离子晶体使其变为
气态组分离子所需吸收的能量,称为离子晶体的晶格能。
式中NA是阿伏伽德罗常数,Z是离子价数,r0是一对离子间的平均距离,M是跟晶格类型有关的马德隆常数,ε0是
真空电容率(8.85419×10-12库-2·牛-1·米-2),n为伯恩常数,它的值可取5~12。例如,氯化钠晶体的Z+=Z-=1,r0=2.814×10-10m,M=1.7476,n=8,代入上述公式可得U=755kJ/mol。
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。
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UMgO>UNaF,MgO的熔点(2800℃)比NaF的熔点(988℃)高得多。
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。
晶格能越大,熔化或破坏
离子晶体时消耗的能量就越大,相应的熔点就越高,硬度就较大。
亚铜离子为18
电子构型,钠离子为8电子构型,亚铜离子的
极化作用大于钠离子,所以共价键成分更多,晶格能更小,熔沸点更低。因此Cu2S
影响因素
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。
离子半径
离子电荷
高价化合物的晶格能远大于低价离子化合物的晶格能,如UTiN>UMgO>UNaCl。
电子构型
Cu+和Na+半径相近、离子电荷相同,但Cu+是18
电子构型,对
阴离子会产生
极化作用,因此UCu2S
注意事项