Gitterenergien

Gitterenergie bezeichnet in der Festkörper- und Lösungschemie die Energie, die freigesetzt wird, wenn gasförmige Ionen zu einem kristallinen Ionengitter zusammengefügt werden. Sie dient als Maß für die Stabilität des Gitters. Formal wird oft die Energie betrachtet, die benötigt würde, das feste Salz in gasförmige Ionen zu zerlegen; die Größenordnung ist identisch, lediglich das Vorzeichen unterscheidet sich je nach Zitierweise.

Berechnung und Schätzung:

- Born-Haber-Zyklus: Aus Sublimationsenthalpie, Atomisierungsenthalpie, Ionisierungsenthalpien, Elektronenaffinität und der Gitterbildungenthalpie ergibt sich die Gitterenergie als Restgröße. Sie ist ein Schlüsselparameter zur Abschätzung der Stabilität ionischer Verbindungen.

- Theoretische Modelle: Die Born-Landé-Gleichung liefert eine Näherung unter Einbeziehung der Madelung-Konstante, der Ladungen und effektiver Radien der Ionen. Die Kapustinskii-Gleichung bietet eine einfache empirische Schätzung für viele Salze.

Messung und Kontext:

- Die Gitterenergie kann nicht direkt gemessen werden; sie wird aus thermochemischen Zyklen abgeleitet oder aus theoretischen Modellen geschätzt.

- Höhere Gitterenergien gehen oft mit höheren Schmelzpunkten und geringer Löslichkeit in polaren Lösungsmitteln einher; kleinere Gitterenergien bedeuten tendenziell stabilere Ionen in Lösung.

Beispiele:

- Natriumchlorid weist eine Gitterenergie im Bereich von mehreren hundert Kilojoule pro Mol auf; Magnesiumoxid liegt deutlich höher im Bereich von Tausenden Kilojoule pro Mol.

Siehe auch: Born-Haber-Zyklus, Madelung-Konstante, Kapustinskii-Gleichung.