Was ist Gitterenergie?
Gitterenergie ist eine Form von atomarer potentieller Energie. Dies ist die Energiemenge, die benötigt wird, um die Ionen eines Feststoffs in gasförmige Ionen und Atome aufzuspalten, woraus sich ein positiver Wert ergibt. Die umgekehrte Form, bei der Energie freigesetzt wird, wenn Ionen bei der Bildung eines Feststoffs binden, ergibt einen negativen Wert. Die Standardeinheiten für Gitterenergiewerte sind Kilojoule pro Mol (kJ / Mol). Die Hauptanwendung für die Berechnung dieser Atomenergie ist die Beschreibung der Stabilität eines bestimmten ionischen Feststoffs.
Ionische Festkörper haben eine kristalline Struktur, so dass jedes Ion mit einigen anderen Ionen der entgegengesetzten Ladung wechselwirken kann. Die geordnete Struktur ermöglicht die Wechselwirkung von Ionen, obwohl die zur Verfügung stehende thermodynamische Energie einen Prozess oder eine Entropie antreibt, die gering ist. Wenn Ionen mit entgegengesetzten Ladungen in Wechselwirkung treten, wird eine große Menge Energie freigesetzt, eine Eigenschaft, die dazu führt, dass Ionenfeststoffe sehr hohe Schmelz- und Siedepunkte aufweisen.
Die für diese Reaktionen benötigte Energie kann durch Berechnung der Gitterenergie für die Ionen ermittelt werden. Gitterenergien werden durch Anwendung des Born-Haber-Zyklus berechnet, der eine Kombination von Energiekonzepten beinhaltet, die verwendet werden, um eine genaue Messung abzuleiten. Ionisierungsenergie, die Energie, die benötigt wird, um ein Elektron von einem Atom oder Ion zu trennen, sowie Elektronenaffinität, die Energie, die durch Hinzufügen eines Elektrons zu einem Ion oder einem neutralen Atom freigesetzt wird, sind in solchen Berechnungen enthalten. Andere Werte sind Dissoziationsenergie und die Notwendigkeit, eine Verbindung aufzubrechen. Sublimationsenergie, die dazu führen kann, dass eine Substanz von einem Feststoff zu einem Gas wird; und Bildungswärme, die Änderung der Energie, wenn eine Verbindung aus ihren Grundelementen erzeugt wird.
Änderungen in der Energie in jedem Prozess können berechnet werden, indem die Dinge schrittweise aufgeschlüsselt werden, was durch das Hess'sche Gesetz erklärt wird. Durch Reorganisation der Born-Haber-Zyklus-Gleichung zur Berechnung der Gitterenergie wird das Ergebnis der Subtraktion der Bildungswärme von der Zerstäubungswärme vom Dissoziationsenergiewert abzüglich der Summe der Ionisierungsenergien abzüglich der Summe der Elektronenaffinitäten erhalten. Dieses Ergebnis beschreibt die Freisetzung von Energie, wenn Metall- und Nichtmetallionen einen Feststoff bilden. Gitterenergietrends definieren, ob der Feststoff aufgebrochen wird, für den das Endergebnis ein positiver Wert ist, oder ob Ionen binden, was zu einem negativen Energiewert führt. Diese Energiewerte werden immer nach Born-Haber-Cycle-Prinzipien geschätzt, da die Gitterenergie nicht direkt gemessen werden kann.