이온 화합물은 양극과 음이온 사이의 정전기 적 매력 때문에 안정적입니다. 화합물의 격자 에너지는이 매력의 강도의 척도입니다. 이온 화합물의 격자 에너지(ΔH격자)는고체의 두더지 1개를 구성 요소기이온으로 분리하는 데 필요한 에너지로 정의된다.
여기서, 이온 고체가 이온으로 분리되는 곳에서 이관이 사용되는 경우, 격자 에너지가 풍등(양성 값)이 된다는 것을 의미합니다. 또 다른 방법은 격자 에너지가 특이적(음의 값)이고 이온이 결합될 때 방출되는 에너지로 설명되는 것과 동등한, 그러나 반대되는 규칙을 사용하는 것이다. 따라서 다른 참조에서 격자 에너지를 조회할 때 어떤 정의가 사용되는지 확인하십시오.
두 경우 모두, 격자 에너지에 대한 더 큰 크기는 더 안정적인 이온 화합물을 나타냅니다. 염화 나트륨의 경우, ΔH격자 = 769 kJ. 따라서, 고체 NaCl의 두더지 1개를 기체 Na+ 및 Cl– 이온으로 분리하기 위해 769 kJ가 필요합니다. 가스 Na+ 및 Cl– 이온이 솔리드 NaCl을 형성하면 769 kJ의 열이 방출됩니다.
격자 에너지를 직접 측정할 수 없습니다. 그러나, 격자 에너지는 열화학 적 주기를 사용하여 계산될 수 있다. 태어난 하버 주기는 일련의 개별 단계로 이온 고체의 형성을 분해 헤스의 법칙의 응용 프로그램입니다 :
| Cs의 승화의 엔탈피 (s) | Cs (s)→ Cs (g) | Δ H = ΔHs° = 76.5 kJ/mol | |
| F2 채권 에너지의 절반 | 1/2 F2 (g)→ F (g) | Δ H = 1/2 D = 79.4 kJ/몰 | |
| Cs의 이온화 에너지 (g) | Cs (g)→ Cs+ (g) + e– | ΔH = IE = 375.7 kJ/몰 | |
| F의 전자 선호도 | F (g)+ e– → F– (g) | ΔH = EA = -328.2 kJ/mol | |
| CsF의 격자 에너지의 음수 (들) | Cs+ (g)+ F– (g) → CsF (s) | ΔH = -ΔH격자 = ? | |
| CsF (s)의형성의 엔탈피, 단계 1-5 추가 | Δ H = ΔHf° = ΔHs°+ 1/2D + IE +(EA)+ (-δH격자) Cs (s)+ 1/2 F2 (g)→ CsF (s) |
ΔH = -553.5 kJ/몰 | |
이온 화합물에 대해 계산된 격자 에너지는 일반적으로 공유 결합을 위해 측정된 결합 해리 에너지보다 훨씬 높습니다. 격자 에너지는 일반적으로 600 – 4000 kJ / mol (일부 더 높은) 범위에 속하는 반면, 공유 결합 해리 에너지는 일반적으로 단일 채권에 대한 150 – 400 kJ / mol 사이입니다. 그러나 이러한 값은 직접 비교가능한 값이 아니라는 점을 명심하십시오. 이온 화합물의 경우, 격자 에너지는 양이온과 음이온이 확장 된 격자에 함께 포장으로, 많은 상호 작용과 연관된다. 공유 결합의 경우, 결합 해리 에너지는 단지 두 원자의 상호 작용과 관련이 있습니다.
이온 결정의 격자 에너지는 이온의 충전이 증가하고 이온의 크기가 감소함에 따라 빠르게 증가합니다. 다른 모든 매개 변수가 일정하게 유지되면 양이온과 애니메이션 의 전하가 격자 에너지를 네 배로 늘립니다. 예를 들어, LiF(Z+및 Z –=1)의 격자 에너지는 1023kJ/mol이고, MgO(Z+ 및 Z– = 2)의 반면 3900kJ/mol(Ro=+는 양성 및 음수 이온의 방리의 합으로 정의된 상호 거리)은 거의 동일합니다- 약 200pm 에 대한 화합물에 대한).
다른 원자 간 거리는 다른 격자 에너지를 생성합니다. 예를 들어, MgF 2(2957 kJ/mol)의 격자 에너지를 MgI2(2327 kJ/mol)와비교하여,이는I에 비해 F의 작은 이온 크기의 격자 에너지에 미치는 영향을 나타냅니다.
Born-Haber 주기는 나머지가 알려져 있는 경우 격자 에너지 방정식에서 다른 수량 중 하나를 계산하는 데 사용될 수도 있다. 예를 들어, 이온화에너지(IE),결합 해리엔탈피(D), 격자 에너지 Δ H격자,및 형성ΔHf°의표준 엔탈피의 관련 엔탈피인경우, 태어난-하버 사이클이 원자의 전자 친화성을 결정하는데 사용될 수 있다.
