晶格能計算器

晶格能衡量分離的氣態離子組成離子晶體時的能量變化；依正負號慣例，也可能指相反過程。本工具採用生成慣例，放熱的晶體生成過程具有負晶格能。有些教科書將晶格能定義為拆散固體所需的正能量，因此使用文獻數值前，務必先比較其絕對值及符號慣例。 波恩－朗德方程式將離子固體視為帶電粒子的三維陣列。靜電吸引取決於馬德隆常數、陽離子與陰離子電荷的乘積，以及最近鄰間距。短程排斥修正使用波恩指數 n。計算器將這些項與物理常數及亞佛加厥常數結合，接受皮米單位的間距，並以千焦耳每莫耳輸出結果。 馬德隆常數反映晶體的幾何結構，不只是離子種類。氯化鈉結構、氯化銫結構及閃鋅礦結構的常數不同，因為每個離子周圍的電荷排列不同。形式電荷的大小會強烈影響結果，因為靜電項包含電荷乘積。通常離子間距越小、電荷越大，晶格能的絕對值就越大。 波恩指數代表電子雲重疊時急遽增強的排斥作用，常由離子的電子組態估算，且必須大於一。波恩－朗德數值是模型估算；極化、共價性、非球形離子及不精確的結構參數，都可能使結果與熱化學數值不同。 波恩－哈伯循環則運用赫斯定律，將離子固體的生成分解為可量測或估算的步驟，例如金屬昇華、分子鍵解離、游離、電子附著及晶格生成。由於各步驟的總焓變必須等於標準生成焓，可用代數方法解出未知的晶格項。此方法將巨觀熱化學資料與難以直接量測的離子交互作用連結起來。 波恩－哈伯計算的正負號處理非常重要。昇華、解離及游離輸入通常為正值。電子親和能可能以釋放能量的正值表示，也可能以帶符號的負焓值表示。本計算器要求帶正負號的焓貢獻，因此放熱的第一電子親和過程應輸入負數。若化合物涉及多次游離或電子附著，請輸入所有相關貢獻的總和。 晶格能有助於解釋熔點、硬度、溶解度趨勢、熱穩定性及離子化合物的形成。但它不是決定溶解或反應是否有利的唯一因素，水合、熵及其他項也很重要。整個波恩－哈伯循環應使用相同的化學計量基準，並在解讀結果前確認晶體結構、電荷、間距單位及符號慣例。