OCR 化學高階 GCE / 晶格焓
離子固體的晶格焓定義為將 1 摩爾固體離子化合物完全分離成氣態組成的能量。
晶格焓僅僅是與在標準條件下從其氣態離子形成 1 摩爾離子化合物相關的焓變。
例如 Mg2+(g) + 2Cl-(g) ---> MgCl2(s)ΔHlatt = -2526 kj mol-1
因此
- 焓變將始終是放熱的（負的）
- 更負的值表示更大的靜電吸引力，因此固體中存在更強的鍵
定義：在標準條件下，1 摩爾離子化合物從其氣態離子形成時發生的焓變
晶格焓無法測量，因為氣態離子不會直接結合形成化合物。
由於晶格焓無法測量，因此需要另一種計算晶格焓值的方法。為此，我們必須顯示反應的完整路徑，包括晶格焓（下方的路線 2），並將此與形成的焓變（路線 1）進行比較。我們可以這樣做，因為 Hess 定律指出
形成的焓變 = 原子化焓 + 電子親和力 + 晶格焓
晶格焓是示例中路線 2 中的步驟 5。首先，元素必須在步驟 1-3 中被原子化和電離
步驟 1 - 將固體鋰原子化到氣態
定義：ΔHat 元素的標準原子化焓變是在標準狀態下，從元素形成 1 摩爾氣態原子時發生的焓變。
步驟 2 - 將氣態鋰原子電離為 1+ 離子
定義：ΔHi.e. 伴隨從氣相原子中去除一個電子而發生的標準焓變。
步驟 3 - 將氟氣原子化（提示：即使氟是氣態的，也需要在這裡原子化，因為它是一個 Fl2 分子）
步驟 4 - 氟的電子親和力。這基本上是透過新增電子將氣態氟原子變成離子。
定義：ΔHea1 第一個電子親和力是在 1 摩爾中，向每個氣態原子新增一個電子以形成 1 摩爾 1- 離子時發生的焓變。
步驟 5 - 晶格焓！現在可以算出來了。理解迴圈工作原理的最簡單方法是記住路線 1 和路線 2 是相等的。因此，使用 Hess 定律（如上所述），當其他值已知時，可以計算出晶格焓。
需要注意的事項
- 需要新增或減去兩個電子的離子，例如 Mg2+
對於這些，使用每個值，不要簡單地將第一個值加倍。
- 具有多個單個離子的離子固體，例如 MgCl2
還要嘗試學習定義，因為這些是容易得分的部分。
影響離子化合物的晶格焓的兩個因素
- 離子的尺寸
- 離子的電荷
這是因為這些也是影響電荷密度的因素。離子的電荷密度將決定其“吸引力”，因此離子的電荷密度越大，它們之間的靜電力量就越大。因此，較大的離子會降低電荷密度，而帶更高電荷的離子會增加電荷密度。
第二族碳酸鹽 MgCO3、CaCO3、SrCO3 和 BaCO3 在加熱時都以相同的方式反應
MgCO3(s) ---> MgO(s) + CO2(g)
CaCO3(s) ---> CaO(s) + CO2(g)
SrCO3(s) ---> SrO(s) + CO2(g)
BaCO3(s) ---> BaO(s) + CO2(g)
這些反應的分解溫度如下
MgCO3 = 350 °C
CaCO3 = 832 °C
SrCO3 = 1340 °C
BaCO3 = 1450 °C
在該族中，溫度隨著原子序數的增加而增加的趨勢很明顯。這可能看起來令人困惑，因為鎂陽離子是最小的，而且它們的電荷都相同。因此，鎂具有最大的晶格焓，對碳酸根離子的吸引力最大。但是，這不會導致更高的分解溫度 - 更小的陽離子的更強拉力加上碳酸根離子的彌散電子雲會導致碳酸根離子的極化程度更大。
形狀的變化是電子被拉到氧原子上的地方，導致碳酸根離子發生畸變。這種形狀的變化降低了強度，並導致碳酸鹽在加熱時分解。
氧化鎂是一種特別有利的產品，因為它具有很高的晶格焓，這有助於碳酸鎂的易分解性，也是氧化鎂用作耐火襯裡的原因。
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