Roosterenthalpie: verschil tussen versies

Verwijderde inhoud Toegevoegde inhoud
kGeen bewerkingssamenvatting
k leestekens, replaced: >-12< → >−12< (18), 8,854x10<sup>−12</sup> → 8,854 × 10<sup>−12</sup> (4), 2x10<sup> → 2 × 10<sup> (2), <sup>-</sup> → <sup>−</sup> (15) met AWB
Regel 10:
== Elektrostatische benadering ==
=== Afleiding van de formule ===
Volgens de fysische [[wet van Coulomb]] kan de potentiële energieverandering per mol voor het bijeenbrengen van tegengestelde ladingen (Hier als voorbeeld Na<sup>+</sup> en Cl<sup>-</sup>) beschreven worden als:
 
<math>\Delta H=-\frac{1}{4\pi\epsilon_0}\cdot\frac{z^2e^2}{r_0}\cdot{N_A}</math>
Regel 16:
met:
 
:ε<sub>0</sub> de permittiviteit van het vacuüm (8,854x10854 × 10<sup>-12−12</sup>Fm<sup>-1−1</sup>)
 
:z de ionlading voor zouten waarbij z<sup>+</sup> = |z<sup>-</sup>|
 
:e de [[elementaire lading]] van het elektron (1,602x10602 × 10<sup>-19−19</sup>C)
 
:r<sub>0</sub> de som van de [[Ionstraal|ionstralen]] (voor [[Natriumchloride|NaCl]]: r<sub>0</sub>=0,282nm)
 
:N<sub>A</sub> het [[Constante van Avogadro|getal van Avogadro]] (6,022x10022 × 10<sup>23</sup>mol<sup>-1−1</sup>)
 
Deze formule geldt echter enkel in één dimensie, terwijl de Coulombaantrekkingskracht in drie dimensies werkt. We dienen dus niet alleen rekening te houden met de aantrekking tussen één kation en één anion op afstand r<sub>0</sub>, maar ook met de afstoting tussen gelijke ladingen op 2r<sub>0</sub>, 4r<sub>0</sub>, 6r<sub>0</sub>,... en de aantrekking tussen tegengestelde ladingen op 3r<sub>0</sub>, 5r<sub>0</sub>, 7r<sub>0</sub>,...
Regel 37:
Voor NaCl kan men met de volgende gegevens gemakkelijk de roosterenergie berekenen.
 
:ε<sub>0</sub>=8,854x10854 × 10<sup>-12−12</sup>Fm<sup>-1−1</sup>
 
:z<sup>+</sup> = |z<sup>-</sup>| = 1
 
:e=1,602x10602 × 10<sup>-19−19</sup>C
 
:r<sub>0</sub>=0,282nm
 
:N<sub>A</sub>=6,022x10022 × 10<sup>23</sup>mol<sup>-1−1</sup>
 
:Madelung<sub>cte</sub>=1,7476 (omdat NaCl een [[kubisch kristalstelsel]] heeft)
Regel 51:
Dus de roosterenergie van NaCl bedraagt: ΔH=-863kJ.mol<sup>−1</sup>
 
In deze berekening is geen rekening gehouden met de afstoting tussen de kernen van kation en anion. Als we deze repulsie erbij zouden nemen, levert dit een roosterenergie van -780kJ−780kJ.mol<sup>−1</sup>.
 
=== Gevolgen voor de kristalstructuur ===
Regel 59:
 
{| class="wikitable"
! verhouding ionstralen r<sup>+</sup>/r<sup>-</sup>
! coördinatiegetal
! kristalstructuur
|-
| r<sup>+</sup>/r<sup>-</sup> < 0,135 || 2 || [[Lijn (meetkunde)|Lineair]]
|-
| 0,135 < r<sup>+</sup>/r<sup>-</sup> < 0,225 || 3 || [[Driehoek (meetkunde)|Driehoekig]]
|-
| 0,225 < r<sup>+</sup>/r<sup>-</sup> < 0,414 || 4 || [[Viervlak|Tetrahedraal]]
|-
| 0,414 < r<sup>+</sup>/r<sup>-</sup> < 0,732 || 6 || [[Octaëder|Octahedraal]]
|-
| 0,732 < r<sup>+</sup>/r<sup>-</sup> || 8 || [[Kubus (ruimtelijke figuur)|Kubisch]]
|}
 
==== Voorbeelden ====
NaCl (haliet/keukenzout): r<sup>+</sup>/r<sup>-</sup>=0,102/0,180=0,57 → octahedraal
 
CsCl: r<sup>+</sup>/r<sup>-</sup>=0,170/0,180=0,94 → kubisch
 
== Thermodynamische benadering ==
Regel 90:
|'''Naam''' || style="text-align:center;" | '''Formule''' || style="text-align:center;" | '''[[Ionstraal]]''' '''[[kation]]''' (pm) || style="text-align:center;" | '''Roosterenthalpie''' (10<sup>5</sup>Jmol<sup>−1</sup>)
|-
| [[Lithiumfluoride]] || style="text-align:center;" |LiF || style="text-align:center;" | 68 || style="text-align:center;" | -10−10,4
|-
| [[Natriumfluoride]] || style="text-align:center;" | NaF || style="text-align:center;" | 98 || style="text-align:center;" | -9−9,2
|-
| [[Kaliumfluoride]] || style="text-align:center;" | KF || style="text-align:center;" | 133 || style="text-align:center;" | -8−8,2
|-
| [[Rubidiumfluoride]] || style="text-align:center;" | RbF || style="text-align:center;" | 148 || style="text-align:center;" | -7−7,8
|-
| [[Cesiumfluoride]] || style="text-align:center;" | CsF || style="text-align:center;" | 167 || style="text-align:center;" | -7−7,4
|}
 
Regel 107:
|'''Naam''' || style="text-align:center;" | '''Formule''' || style="text-align:center;" | '''[[Ion (deeltje)|Kation]]''' || style="text-align:center;" | '''[[Ion (deeltje)|Anion]]''' || style="text-align:center;" | '''Roosterenthalpie''' (10<sup>5</sup>Jmol<sup>−1</sup>)
|-
| [[Natriumchloride]] || style="text-align:center;" | NaCl || style="text-align:center;" | Na<sup>+</sup> || style="text-align:center;" | Cl<sup>-</sup> || style="text-align:center;" | -7−7,8
|-
| [[Magnesiumchloride]] || style="text-align:center;" | MgCl<sub>2</sub> || style="text-align:center;" |Mg<sup>2+</sup> || style="text-align:center;" | Cl<sup>-</sup> || style="text-align:center;" | -25−25,0
|-
| [[Natriumoxide]] || style="text-align:center;" | Na<sub>2</sub>O || style="text-align:center;" | Na<sup>+</sup> || style="text-align:center;" |O<sup>2-2−</sup> || style="text-align:center;" | -25−25,3
|-
| [[Magnesiumoxide]] || style="text-align:center;" | MgO || style="text-align:center;" | Mg<sup>2+</sup> || style="text-align:center;" |O<sup>2-2−</sup> || style="text-align:center;" | -38−38,4
|}