查看“︁晶格能”︁的源代码

{{NoteTA
|G1=Chemistry
|G2=物理學
|G3=Unit
|1 = zh-hans:体积分数; zh-hk:體積百分濃度; zh-tw:體積百分濃度;
|2 = zh-hans:百万分率; zh-hk:百萬分率; zh-tw:百萬分點濃度;
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}}
[[離子化合物]]的'''晶格能'''是指在標準條件中（298K，1atm），由相距无穷远的气态正、负离子形成1 mol 離子晶体所释放的能量，或是1 mol 離子晶体变成相距无穷远的气态正、负离子所吸收的能量。离子[[半径]]越小，晶格能越大。而离子的[[电荷]]越大，晶格能就越大。晶格能的大小与[[溶解度]]，硬度，[[揮發性|挥发性]]等诸多物理性质相关。晶格能通常不能直接测出，但可通过[[玻恩-哈伯循环]]计算出。<ref name=":0" />

玻恩與兰德透過靜電引力理論，推導出玻恩—兰德方程，可用於计算晶格能，

此公式为 晶格能=<chem>U= (138490Z+ Z^- A/r) (1- 1/n) </chem>

其中Z<sup>+</sup>与Z<sup>-</sup>分别代表阳离子与阴离子的电荷数的绝对值r为阴阳离子半径的和(单位取pm)，A则为马德隆常数，与晶格类型有关：對於如[[氯化铯|氯化銫]]體心立方形式堆積的，A為1.763；對於如[[氯化鈉]]雙面心立方形式堆積的，A為1.748；對於如閃鋅礦形式堆積的，A為1.638。<ref name=":0">{{Cite book|title=无机化学|last=宋|first=天佑|publisher=高等教育|year=2019|isbn=978-7-04-051719-4|location=北京市西城區德外大街4號|pages=236|last2=程|first2=鵬|last3=徐|first3=家寧|last4=张|first4=丽荣}}</ref>n為玻恩指數，n與電子構型的關係為：離子電子構型似[[氦]]原子者，n為5；離子電子構型似[[氖]]原子者，n為7；離子電子構型似[[氩|氬]]原子者或亞銅離子(Cu<sup>+</sup>)者，n為9；離子電子構型似[[氪]]原子者或銀離子(Ag<sup>+</sup>)者，n為10；離子電子構型似[[氙]]原子者或亞金離子(Au<sup>+</sup>)者，n為12。在計算時，要把正負離子分別對應的n取算數平均，再套入公式運算。<ref name=":0" />



== 意义 ==
晶格能的概念最早应用于[[岩盐]]（[[氯化钠]]）与[[閃鋅礦|闪锌矿]]（[[硫化锌]]）等高对称性的矿物形成过程中。以氯化钠为例，晶格能为以下反应的能量变化：

Na<sup>+</sup> (g) + Cl<sup>−</sup> (g) → NaCl (s)

其数值大小约为-786kJ/mol。<ref>{{Cite book|chapter=Metals and chemical change|url=https://www.worldcat.org/oclc/232637537|publisher=Royal Society of Chemistry|date=2002|location=Cambridge|isbn=978-1-84755-791-9|oclc=232637537|first=D. A.|last=Johnson|last2=Open University}}</ref>

除此之外，部分教科书<ref>{{Cite book|edition=4th ed|chapter=Chemistry|url=https://www.worldcat.org/oclc/36896511|publisher=Houghton Mifflin|date=1997|location=Boston|isbn=0-669-41794-7|oclc=36896511|first=Steven S.|last=Zumdahl}}</ref>采取上过程的相反过程作为晶格能的定义。在这种定义下，晶格能的符号为正号。两种定义的应用都很广泛。

== 部分有代表性的晶格能值 ==
{| class="wikitable"
|+
!化合物
!实验测得的晶格能<ref>{{Cite book|edition=5th ed|chapter=Shriver & Atkins' inorganic chemistry|url=https://www.worldcat.org/oclc/430678988|publisher=Oxford University Press|date=2010|location=Oxford|isbn=978-0-19-923617-6|oclc=430678988|first=P. W.|last=Atkins}}</ref>
!晶体类型
!备注
|-
|LiF
|−1030 kJ/mol
|NaCl
|由于离子势更大，使得晶格能随之上升
|-
|NaCl
|−786 kJ/mol
|NaCl
|氯化钠晶型的标准物质
|-
|NaBr
|−747 kJ/mol
|NaCl
|比氯化钠更弱的晶格
|-
|NaI
|−704 kJ/mol
|NaCl
|比溴化钠更弱的晶格，在丙酮中可溶
|-
|CsCl
|−657 kJ/mol
|CsCl
|氯化铯晶型的标准物质
|-
|CsBr
|−632 kJ/mol
|CsCl
|趋势与氯化钠晶型相同
|-
|CsI
|−600 kJ/mol
|CsCl
|趋势与氯化铯晶型相同
|-
|MgO
|−3795 kJ/mol
|NaCl
|M<sup>2+</sup>R<sup>2-</sup>的晶格能比M<sup>+</sup>R<sup>-</sup>显著高，其在绝大多数溶剂中难溶
|-
|CaO
|−3414 kJ/mol
|NaCl
|M<sup>2+</sup>R<sup>2-</sup>的晶格能比M<sup>+</sup>R<sup>-</sup>显著高，其在绝大多数溶剂中难溶
|-
|SrO
|−3217 kJ/mol
|NaCl
|M<sup>2+</sup>R<sup>2-</sup>的晶格能比M<sup>+</sup>R<sup>-</sup>显著高，其在绝大多数溶剂中难溶
|-
|MgF<sub>2</sub>
|−2922 kJ/mol
|
|
|-
|TiO<sub>2</sub>
|−12150 kJ/mol
|
|
|}


{{溶液}}

[[Category:能量]]
[[Category:固体化学]]
{{Chemistry-stub}}