Năng lượng mạng tinh thể và chu trình Born-Haber

Năng lượng khóa chặt trong mạng tinh thể

• Sự hình thành chất rắn ion liên quan đến nhiều bước enthalpy.
• Năng lượng mạng tinh thể là sự giải phóng năng lượng lớn.
• Chu trình Born–Haber liên kết tất cả chúng lại với nhau.

Các thay đổi enthalpy chính

• atomisation $\Delta H_{\text{at}}$: năng lượng để tạo thành một mol nguyên tử khí (luôn dương).
• năng lượng mạng tinh thể $\Delta H_{\text{latt}}$: thay đổi khi một mol mạng tinh thể rắn hình thành từ các ion khí (luôn âm).
• ái lực electron đầu tiên: thay đổi khi các nguyên tử khí mỗi nguyên tử nhận thêm một electron (thường âm); đi xuống một nhóm thì ít tỏa nhiệt hơn (nguyên tử lớn hơn).

Một chu trình Born-Haber cho natri clorua

Chu trình Born–Haber và độ bền mạng tinh thể

• Chu trình Born–Haber liên kết sự hình thành của chất rắn ion với atomisation, năng lượng ion hóa, ái lực electron và năng lượng mạng tinh thể. Sử dụng Định luật Hess để tìm bất kỳ bước nào chưa biết.
• Năng lượng mạng tinh thể càng âm (càng mạnh) khi:
  • điện tích ion càng cao ($\text{Mg}^{2+}$ vượt trội hơn $\text{Na}^{+}$), và
  • bán kính ion càng nhỏ.

Một chất rắn ion như natri clorua là một mạng tinh thể ion khổng lồ và đều đặn.

Những yếu tố làm cho năng lượng mạng tinh thể lớn

• Năng lượng mạng tinh thể tỏa nhiệt hơn (exothermic) đối với các ion nhỏ hơn, mang điện tích cao hơn.
• Đây là lý do tại sao MgO có năng lượng mạng tinh thể lớn hơn nhiều so với NaCl.

Các ion nhỏ hơn và điện tích cao hơn tạo ra năng lượng mạng tinh thể mạnh hơn

Bạn đã nắm vững