Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника



Энергией решетки ионного кристалла называется изменение внутренней энергии системы при образовании 1 моль твердого вещества из газообразных ионов при 0 К.

Читайте также:
  1. C2 Покажите на трех примерах наличие многопартийной политической системы в современной России.
  2. F62.0 Хроническое изменение личности после переживания катастрофы.
  3. F62.1 Хроническое изменение личности после психической болезни.
  4. GPSS World – общецелевая система имитационного моделирования
  5. II. Изменение баланса между Я и Мы
  6. II. Системы, развитие которых можно представить с помощью Универсальной Схемы Эволюции
  7. III. Требования к организации системы обращения с медицинскими отходами
  8. IV.3.2) Виды легисакционного процесса.
  9. IX.3.1.3. Основные химические вещества
  10. Oсoбеннoсти и прoблемы функциoнирoвaния вaлютнoй системы Республики Белaрусь

Рассчитать Ер можно в рамках электростатической модели (идеальная кристаллическая решетка, состоящая из сферических ионов). Выражение для потенциальной энергии двух однозарядных частиц имеет вид:

Uп = – (1 – ) (5.2)

где в среднем n = 9 по расчетам Борна.

Чтобы получить энергию кристаллической решетки (Ер.) 1 моля твердого вещества, необходимо данное выражение умножить на число ионных пар, т.е. на число Авогадро (NА) и, кроме того, учесть слагаемые, возникающие от сил притяжения и отталкивания более высокого порядка в результате действия ионов расположенных в ближней и дальней сферах. Последний фактор оказался зависящим от типа кристаллической структуры. Он количественно описывается с помощью безразмерной величины – константы Маделунга (А), которая рассчитана для многих типов кристаллических решеток (таблица 3.2).

С учетом вышесказанного получим выражение для энергии кристаллической решетки:

Ep = ·(1 – ) (6.2)

где z1 и z2 - заряды ионов, А - константа Маделунга.

 

Таблица 3.2. Значения константы Маделунга для некоторых типов кристаллических решеток

Структурный тип Пример вещества Координационное число (по катиону/аниону) Константа Маделунга
Хлорид натрия NaСl 6 / 6 1,7476
Хлорид цезия СsСl 8 / 8 1,7627
Сфалерит ZnS 4 / 4 1,6380
Вюрцит ZnS 4 / 4 1,6413
Рутил TiO2 6 / 3 2,4080

 

Сравнивая уравнение (3.2) для расчета энергии связи в ионных молекулах и уравнение (6.2) для расчета энергии ионной кристаллической решетки можно отметить, что энергия образования кристаллов из ионов в (А) раз превышает энергию образования соответствующего числа молекул с ионной связью. Отсюда следует, что образование кристаллических веществ энергетически выгодно, а температуры плавления ионных кристаллов будут высокими.

Другой метод расчета энергии кристаллической решетки основан на термохимическом подходе с использованием закона Гесса и носит название цикла Борна-Габера.

 

Таблица 4.2. Термохимические величины для расчета Ер.

 

Параметр Процесс Значение параметра, (ккал/моль)
∆Hобр (NaCl) Na(тв) + 1/2Cl2(r) → NaCl(тв) -98,2
Есуб (Nа) (тв) → Nа(г) 26,0
1/2Едис (Cl2) ½ Cl2(г) → Cl(r) 29,0
I1 (Na) Na(г) – 2 e- ® Na+(г) 118,0
Еср Сl(г) + 2 e- ® Cl(г) 86,5
Ер=184,7 ккал/моль

 



Для хлорида натрия этот цикл может быть изображен следующим образом:

Есуб (Nа) + 1/2Едис(Cl2)

(тв) + Cl2(г) (г) + Cl(г)

 

 

обр. h -Еср.

 

р

NаCl(тв)+(г) + Cl(г)

Рис. 2.2 Схема расчёта энергии кристаллической решётки NаCl(ТВ)с использованиемцикла Борна – Габера.

 

Таблица 5.2. Значения Ер, рассчитанные по уравнению 6.2, циклу Борна-Габера и экспериментально определенные

 

Состав вещества Значения Ер в ккал/моль, полученные
расчетом по уравнению 6 расчетом по циклу Борна-Габера экспериментально
NaCl 179,2 184,7 181,3
NаВг 170,5 175,5
КВг 156,6 160,7
RЬВг 151,3 157,1
NaI 159,6 164,8
КI 147,8 151,5
RbI 143,0 147,9
СsI 134,9 143,7 141,5
МgО 889,4 820,7 830,6

 



Как видно из представленных данных, рассчитанные и экспериментально найденные величины удовлетворительно согласуются, что говорит о возможности использования концепции ионной связи для описания данных соединений.

 


Дата добавления: 2014-11-13; просмотров: 69; Нарушение авторских прав


<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Границы применимости теории ионной связи | Ионные радиусы
lektsii.com - Лекции.Ком - 2014-2017 год. (0.01 сек.) Главная страница Случайная страница Контакты