Gitterenergie-Rechner

Die Gitterenergie beschreibt die Energieänderung beim Aufbau eines Ionenkristalls aus getrennten gasförmigen Ionen oder, je nach Vorzeichenkonvention, beim umgekehrten Prozess. Nach der hier verwendeten Bildungskonvention hat eine exotherme Kristallbildung eine negative Gitterenergie. Manche Lehrbücher definieren sie als positive Energie zum Zerlegen des Festkörpers. Vergleichen Sie daher vor der Verwendung veröffentlichter Werte stets Beträge und Konventionen. Die Born-Landé-Gleichung behandelt einen ionischen Festkörper als dreidimensionale Anordnung geladener Teilchen. Die elektrostatische Anziehung hängt von der Madelung-Konstante, dem Produkt der Kationen- und Anionenladungen sowie dem Abstand nächster Nachbarn ab. Eine Korrektur für kurzreichweitige Abstoßung verwendet den Born-Exponenten n. Der Rechner kombiniert diese Terme mit Naturkonstanten und der Avogadro-Zahl, nimmt Abstände in Pikometern entgegen und liefert Kilojoule pro Mol. Die Madelung-Konstante beschreibt die Kristallgeometrie und nicht nur die Art der Ionen. Natriumchlorid-, Cäsiumchlorid- und Zinkblende-Strukturen haben unterschiedliche Konstanten, weil jedes Ion eine andere Anordnung umgebender Ladungen erfährt. Die Beträge der formalen Ladungen beeinflussen das Ergebnis stark, da ihr Produkt im elektrostatischen Term steht. Kleinere Ionenabstände und größere Ladungen führen im Allgemeinen zu einem größeren Betrag der Gitterenergie. Der Born-Exponent beschreibt die steile Abstoßung bei überlappenden Elektronenhüllen. Er wird häufig aus der Elektronenkonfiguration der Ionen abgeschätzt und muss größer als eins sein. Born-Landé-Werte sind Modellschätzungen: Polarisation, kovalenter Charakter, nicht kugelförmige Ionen und ungenaue Strukturparameter können Abweichungen von thermochemischen Werten verursachen. Der Born-Haber-Kreisprozess nutzt dagegen den Satz von Hess. Er zerlegt die Bildung eines ionischen Festkörpers in messbare oder abschätzbare Schritte wie Metallsublimation, molekulare Bindungsdissoziation, Ionisierung, Elektronenaufnahme und Gitterbildung. Da die Summe der Enthalpieänderungen der Standardbildungsenthalpie entsprechen muss, lässt sich der unbekannte Gitterterm algebraisch bestimmen. So werden makroskopische thermochemische Daten mit einer sonst schwer messbaren Ionenwechselwirkung verknüpft. Die Vorzeichenbehandlung ist bei Born-Haber entscheidend. Sublimation, Dissoziation und Ionisierung werden meist positiv eingegeben. Die Elektronenaffinität kann als freigesetzte Energie mit positivem Betrag oder als negative Enthalpie angegeben sein. Dieser Rechner erwartet den Enthalpiebeitrag mit Vorzeichen; eine exotherme erste Elektronenaufnahme ist daher negativ einzugeben. Bei Verbindungen mit mehreren Ionisierungen oder Elektronenaufnahmen geben Sie die Summe aller relevanten Beiträge ein. Die Gitterenergie hilft, Schmelzpunkt, Härte, Löslichkeitstrends, thermische Stabilität und die Bildung ionischer Verbindungen zu erklären. Sie ist nicht der einzige Beitrag zur thermodynamischen Begünstigung von Lösung oder Reaktion; Hydratation, Entropie und weitere Terme sind ebenfalls wichtig. Verwenden Sie im gesamten Born-Haber-Kreisprozess dieselbe stöchiometrische Bezugsmenge und prüfen Sie vor der Interpretation Kristallstruktur, Ladungen, Abstandseinheiten und Vorzeichenkonvention.