晶格能

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，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。

你也可以通过伯恩-兰德方程计算出晶格能

公式为U=(1-1/n)138490Z+Z-A/r

其中Z+与Z-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。^[1]

意义编辑

晶格能的概念最早应用于岩盐（氯化钠）与闪锌矿（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⁺ (g) + Cl⁻ (g) → NaCl (s)

其数值大小约为-786kJ/mol。^[2]

除此之外，部分教科书^[3]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编辑


化合物	实验测得的晶格能^[4]	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	M²⁺R^2-的晶格能比M⁺R^-显著高，其在绝大多数溶剂中难溶
CaO	−3414 kJ/mol	NaCl	M²⁺R^2-的晶格能比M⁺R^-显著高，其在绝大多数溶剂中难溶
SrO	−3217 kJ/mol	NaCl	M²⁺R^2-的晶格能比M⁺R^-显著高，其在绝大多数溶剂中难溶
MgF₂	−2922 kJ/mol
TiO₂	−12150 kJ/mol

^ 宋, 天佑. 无机化学. 吉林大学: 高等教育. 2015: 232. ISBN 978-7-04-042426-3.
^ Johnson, D. A.; Open University. Metals and chemical change. Cambridge: Royal Society of Chemistry https://www.worldcat.org/oclc/232637537. 2002. ISBN 978-1-84755-791-9. OCLC 232637537. 缺少或|title=为空 (帮助)
^ Zumdahl, Steven S. Chemistry. 4th ed. Boston: Houghton Mifflin https://www.worldcat.org/oclc/36896511. 1997. ISBN 0-669-41794-7. OCLC 36896511. 缺少或|title=为空 (帮助)
^ Atkins, P. W. Shriver & Atkins' inorganic chemistry. 5th ed. Oxford: Oxford University Press https://www.worldcat.org/oclc/430678988. 2010. ISBN 978-0-19-923617-6. OCLC 430678988. 缺少或|title=为空 (帮助)

[1] 宋, 天佑. 无机化学. 吉林大学: 高等教育. 2015: 232. ISBN 978-7-04-042426-3.

[2] Johnson, D. A.; Open University. Metals and chemical change. Cambridge: Royal Society of Chemistry https://www.worldcat.org/oclc/232637537. 2002. ISBN 978-1-84755-791-9. OCLC 232637537. 缺少或|title=为空 (帮助)

[3] Zumdahl, Steven S. Chemistry. 4th ed. Boston: Houghton Mifflin https://www.worldcat.org/oclc/36896511. 1997. ISBN 0-669-41794-7. OCLC 36896511. 缺少或|title=为空 (帮助)

[4] Atkins, P. W. Shriver & Atkins' inorganic chemistry. 5th ed. Oxford: Oxford University Press https://www.worldcat.org/oclc/430678988. 2010. ISBN 978-0-19-923617-6. OCLC 430678988. 缺少或|title=为空 (帮助)

[1]

[2]

[3]

[4]