Wat is roosterenergie?
Rooster-energie is een vorm van atomaire potentiële energie. Het is de hoeveelheid energie die nodig is om de ionen van een vaste stof op te splitsen in gasvormige ionen en atomen, waarvan een positieve waarde wordt afgeleid. De omgekeerde vorm, waarin energie vrijkomt wanneer ionen binden tijdens de vorming van een vaste stof, levert een negatieve waarde op. De standaardeenheden voor roosterenergiewaarden zijn kilojoule per mol (kJ / mol), en de primaire toepassing voor het berekenen van deze atoomenergie is om te beschrijven hoe stabiel een bepaalde ionische vaste stof is.
Ionische vaste stoffen hebben een kristallijne structuur, zodat elk ion kan interageren met een paar andere van de tegenovergestelde lading. De geordende structuur laat ionen toe om samen te werken ondanks de beschikbare thermodynamische energie om elk proces, of entropie, laag te maken. Wanneer ionen van tegengestelde ladingen op elkaar inwerken, komt er veel energie vrij, een eigenschap die ervoor zorgt dat vaste stoffen van ionen zeer hoge smelt- en kookpunten hebben.
De energie die nodig is voor deze reacties kan worden bepaald door de roosterenergie voor de ionen te berekenen. Roosterenergieën worden berekend door de Born-Haber-cyclus toe te passen, die een combinatie van energieconcepten omvat die worden gebruikt om een nauwkeurige meting af te leiden. Ionisatie-energie, de energie die nodig is om een elektron van een atoom of ion te scheiden, evenals elektronenaffiniteit, de energie die vrijkomt door het toevoegen van een elektron aan een ion of neutraal atoom, wordt in dergelijke berekeningen opgenomen. Andere waarden omvatten dissociatie-energie, moeten een verbinding afbreken; sublimatie-energie, waardoor een stof kan veranderen van een vaste stof in een gas; en vormingswarmte, de verandering in energie wanneer een verbinding uit zijn basiselementen wordt gecreëerd.
Veranderingen in energie in elk proces kunnen worden berekend door dingen stap voor stap af te breken, wat wordt verklaard door de wet van Hess. Door de Born-Haber-cyclusvergelijking te reorganiseren om roosterenergie te berekenen, wordt het resultaat van het aftrekken van de vormingswarmte van de atomisatiewarmte, van de waarde van de dissociatie-energie, minus de som van ionisatie-energieën, minus de som van elektronaffiniteiten. Dit resultaat beschrijft de afgifte van energie wanneer metaal- en niet-metaalionen een vaste stof vormen. Roosterenergietrends bepalen of de vaste stof wordt opgebroken, waarvoor het eindresultaat een positieve waarde is, of dat ionen bindend zijn, wat resulteert in een negatieve energiewaarde. Deze energiewaarden worden altijd geschat met behulp van Born-Haber Cycle-principes, omdat rooster-energie niet direct kan worden gemeten.