انرژی شبکه در ترکیبات یونی
از آنجا که در اینگونه فرآیندها همواره انرژی آزاد می‌شود، تمام انرژیهای شبکه علامت منفی دارند. برعکس انرژی مورد نیاز برای جدا کردن یونهای یک مول بلور برابر انرژی شبکه با علامت مثبت است.
اهمیت انرژی شبکه با استفاده از تحلیل “بور – هابر”
اهمیت انرژی شبکه را با استفاده از روش تحلیلی که توسط ماکس بور و فرتینر هابر در سال ۱۹۱۷ جدا از یکدیگر تکوین یافت، می‌توان مشاهده کرد. چرخه “بور – هابر” برای تولید کلرید سدیم از عناصر مربوط مورد استفاده قرار می‌گیرد. تحلیل “بور – هابر” بر اساس قانون هس قرار دارد. قانون هس می‌گوید که تغییر آنتالپی هر نوع واکنش شیمیایی مقداری است ثابت ، خواه واکنش در یک مرحله و خواه در چند مرحله صورت گیرد.
تغییر آنتالپی تولید یک مول Nacl در یک مرحله از Naو Cl2، آنتالپی تشکیل این ترکیب است.
مراحل تشکیل Nacl
می‌توانیم تولید یک مول Nacl را از Naو Cl2در چند مرحله تصور کنیم. جمع جبری مقادیر ?H در این مراحل باید بر اساس قانون هس برابر آنتالپی تشکیل Naclکه مراحل ?H واکنش در یک مرحله است، باشد. مراحل مزبور به قرار زیر است.
۱٫ فلز سدیم بلورین تصعید می‌شود و به اتمهای گازی سدیم تبدیل می‌گردد. در این عمل برای هر مول سدیم ۱۰۸ کیلو ژول انرژی جذب می‌شود. ( انرژی تصعید سدیم )
۲٫ نیم مول از مولکولهای Cl2گازی تفکیک می‌شود و به یک مول اتم Cl گازی تبدیل می‌گردد. آنتالپی تفکیک Cl2که انرژی پیوندی Cl – Cl نیز نامیده می‌شود، برابر ۲۴۳Kj برای هر مول Cl2است. از آنجا که تنها نیم مول Cl2در این عمل مورد نیاز است، انرژی تفکیک نیر نصف می‌شود. ( ۱۲۲+ Kj )
3. اتمهای سدیم گازی یونیزه می‌شوند و به یونهای سدیم گازی تبدیل می‌گردند. مقدار انرژی لازم همان انرژی اولین یونش سدیم است. ( ۴۹۶+ Kj )
4. اتمهای کلر گازی الکترون می‌گیرند و به یونهای کلرید گازی تبدیل می‌شوند. تغییر آنتالپی برای هر مول CL، برابر اولین الکترون خواهی کلر است. در این فرایند انرژی آزاد می‌شود، (۳۴۹ – کیلو ژول) این اولین مرحله‌ای است که در آن انرژی آزاد می‌شود. اما انرژی آزاد شده ، انرژیهای مورد نیاز مراحل پیشین را تامین نمی‌کند.
۵٫ در آخرین مرحله ، یونهای گازی بصورت یک مول بلور کلرید سدیم متراکم می‌شوند. تغییر آنتالپی این عمل یعنی انرژی شبکه Naclبرابر ۷۸۸- کیلو ژول است که نشانه آزاد شدن انرژی است. روشن است که بیشتر انرژی آزاد شده در کل واکنش ، از این مرحله ناشی می‌شود. یعنی این مرحله است که زمینه انجام این فرآیند را از نظر انرژی مساعد می‌کند.
مورد استفاده چرخه “بور – هابر”
از چرخه‌های “بور – هابر” ، برای تحلیل فرآیندها و پی بردن به اینکه تغییر در یک مرحله چه اثری در کل فرآیند خواهد داشت، استفاده می‌کنند. این چرخه‌ها را می‌توان برای محاسبه تغییر آنتالپی یکی از مراحل یا کل فرآیند نیز بکار برد.
مقدار انرژی شبکه
بطورکلی مقدار انرژی شبکه به دو عامل بستگی دارد:
بار یونها
هنگام تشکیل بلور هر چه بار یونهای بوجود آورنده بلور بیشتر باشد، انرژی شبکه زیادتری آزاد می‌شود. زیرا هر چه قدر مطلق بارهای مثبت و منفی بزرگتر از هم باشد، به همان نسبت جاذبه بین آنها قوی‌تر و انرژی آزاد شده بیشتر است.
اندازه یونها
هر چه فاصله دو بار ناهمنام کمتر باشد، نیروی جاذبه قوی‌تر و انرژی آزاد شده بیشتر خواهد بود. لذا انرژی شبکه بلور ناشی از یونهای کوچکتر که توانایی نزدیکتر شدن دارند، بیش از انرژی شبکه بلور ناشی از یونهای بزرگتر است، به شرط اینکه بار یونهای ترکیب یکسان باشد. از آنجا که یون Na supکوچکتر از یون Cs supاست، اختلاف انرژی شبکه (NaCl (-788Kj/mol و (CsCl (- 669Kj/mol شگفت آور نیست.
منبع: سایت جهان تاب
