Τι είναι η ενέργεια του πλέγματος;

Η ενέργεια του πλέγματος είναι μια μορφή ατομικής δυναμικής ενέργειας. Είναι η ποσότητα ενέργειας που απαιτείται για να χωριστούν τα ιόντα ενός στερεού σε αέρια ιόντα και άτομα, από τα οποία προκύπτει μια θετική τιμή. Η αντίστροφη μορφή, στην οποία απελευθερώνεται ενέργεια καθώς δεσμεύονται ιόντα κατά το σχηματισμό ενός στερεού, αποδίδει αρνητική τιμή. Οι τυπικές μονάδες για τις τιμές ενέργειας του πλέγματος είναι kilojoules ανά mol (kJ/mol) και η κύρια εφαρμογή για τον υπολογισμό αυτής της ατομικής ενέργειας είναι να περιγράψει πόσο σταθερό είναι ένα συγκεκριμένο ιοντικό στερεό.

Τα ιοντικά στερεά έχουν κρυσταλλική δομή, επομένως κάθε ιόν μπορεί να αλληλεπιδράσει με μερικά άλλα με αντίθετο φορτίο. Η διατεταγμένη δομή επιτρέπει στα ιόντα να αλληλεπιδρούν παρά το γεγονός ότι η διαθέσιμη θερμοδυναμική ενέργεια για να οδηγήσει οποιαδήποτε διεργασία, ή εντροπία, είναι χαμηλή. Όταν αλληλεπιδρούν ιόντα αντίθετων φορτίων, απελευθερώνεται μεγάλη ποσότητα ενέργειας, μια ιδιότητα που προκαλεί τα στερεά ιόντα να έχουν πολύ υψηλά σημεία τήξης και βρασμού.

Η ενέργεια που απαιτείται για αυτές τις αντιδράσεις μπορεί να προσδιοριστεί με τον υπολογισμό της ενέργειας του πλέγματος για τα ιόντα. Οι ενέργειες του πλέγματος υπολογίζονται εφαρμόζοντας τον κύκλο Born-Haber, ο οποίος περιλαμβάνει έναν συνδυασμό ενεργειακών εννοιών που χρησιμοποιούνται για την εξαγωγή μιας ακριβούς μέτρησης. Η ενέργεια ιοντισμού, η ενέργεια που απαιτείται για να διαχωριστεί ένα ηλεκτρόνιο από ένα άτομο ή ιόν, καθώς και η συγγένεια ηλεκτρονίων, η ενέργεια που απελευθερώνεται με την προσθήκη ενός ηλεκτρονίου σε ένα ιόν ή ουδέτερο άτομο, περιλαμβάνονται σε τέτοιους υπολογισμούς. Άλλες τιμές περιλαμβάνουν ενέργεια διάστασης, ανάγκη διάσπασης μιας ένωσης. ενέργεια εξάχνωσης, η οποία μπορεί να προκαλέσει την αλλαγή μιας ουσίας από στερεή σε αέρια. και θερμότητα σχηματισμού, η μεταβολή της ενέργειας όταν μια ένωση δημιουργείται από τα βασικά της στοιχεία.

Οι αλλαγές στην ενέργεια σε οποιαδήποτε διαδικασία μπορούν να υπολογιστούν αναλύοντας τα πράγματα βήμα προς βήμα, κάτι που εξηγείται από τον νόμο του Hess. Με την αναδιοργάνωση της εξίσωσης του κύκλου Born-Haber για τον υπολογισμό της ενέργειας του πλέγματος, επιτυγχάνεται το αποτέλεσμα της αφαίρεσης της θερμότητας σχηματισμού από τη θερμότητα της ψεκασμού, από την τιμή της ενέργειας διάστασης, μείον το άθροισμα των ενεργειών ιοντισμού, μείον το άθροισμα των συγγενειών ηλεκτρονίων. Αυτό το αποτέλεσμα περιγράφει την απελευθέρωση ενέργειας όταν μεταλλικά και μη μεταλλικά ιόντα σχηματίζουν ένα στερεό. Οι τάσεις της ενέργειας του πλέγματος καθορίζουν εάν το στερεό διασπάται, για το οποίο το τελικό αποτέλεσμα είναι μια θετική τιμή ή ιόντα δεσμεύονται, με αποτέλεσμα μια αρνητική τιμή ενέργειας. Αυτές οι ενεργειακές τιμές υπολογίζονται πάντα χρησιμοποιώντας τις αρχές του κύκλου Born-Haber επειδή η ενέργεια του πλέγματος δεν μπορεί να μετρηθεί άμεσα.