Co to jest energia kratowa?
Energia kratowa jest formą energii potencjalnej atomu. Jest to ilość energii potrzebna do podziału jonów ciała stałego na gazowe jony i atomy, od których pochodzi wartość dodatnia. Odwrotna postać, w której energia jest uwalniana, gdy jony wiążą się podczas tworzenia ciała stałego, daje wartość ujemną. Standardowymi jednostkami wartości energii sieci są kilodżule na mol (kJ / mol), a głównym zastosowaniem do obliczania tej energii atomowej jest opisanie stabilności określonego jonowego ciała stałego.
Jonowe ciała stałe mają krystaliczną strukturę, dzięki czemu każdy jon może oddziaływać z kilkoma innymi ładunkami przeciwnymi. Uporządkowana struktura pozwala na oddziaływanie jonów pomimo dostępnej energii termodynamicznej do sterowania dowolnym procesem lub entropią, które są niskie. Kiedy jony przeciwnych ładunków oddziałują ze sobą, uwalniana jest duża ilość energii, co powoduje, że ciała stałe jonów mają bardzo wysokie temperatury topnienia i wrzenia.
Energię potrzebną do tych reakcji można określić, obliczając energię sieci dla jonów. Energie kratowe są obliczane poprzez zastosowanie cyklu Born-Habera, który obejmuje kombinację koncepcji energii wykorzystywanych do uzyskania dokładnego pomiaru. Energia jonizacji, energia potrzebna do oddzielenia elektronu od atomu lub jonu, a także powinowactwo elektronu, energia uwalniana przez dodanie elektronu do jonu lub atomu neutralnego, są uwzględniane w takich obliczeniach. Inne wartości obejmują energię dysocjacji, potrzebę rozbicia związku; energia sublimacji, która może spowodować zmianę substancji z ciała stałego w gaz; i ciepło formowania, zmiana energii, gdy związek powstaje z jego podstawowych pierwiastków.
Zmiany energii w dowolnym procesie można obliczyć, rozkładając rzeczy krok po kroku, co tłumaczy Prawo Hessa. Reorganizując równanie cyklu Borna-Habera w celu obliczenia energii sieci, uzyskuje się wynik odejmowania ciepła formacji od ciepła atomizacji od wartości energii dysocjacji, minus suma energii jonizacji, minus suma powinowactwa elektronów. Ten wynik opisuje uwalnianie energii, gdy jony metalu i niemetaliczne tworzą ciało stałe. Trendy energetyczne kraty określają, czy ciało stałe ulega rozkładowi, dla którego końcowy wynik jest wartością dodatnią, czy jony wiążą się, co skutkuje ujemną wartością energii. Te wartości energii są zawsze szacowane przy użyciu zasad cyklu Borna-Habera, ponieważ energii sieci nie można bezpośrednio zmierzyć.