离子型化合物的晶格能是指将一摩尔的离子型化合物中的离子分离到无限远所需的能量。它也可以定义为将一定数量的正离子和负离子从无限远拉到一起形成一摩尔化合物时所释放的能量。晶格能代表了该固体化合物在特定晶状结构中的离子在规定距离上相互作用的总势能。晶格能可以通过基本原理计算或通过实验测量。
晶格能的计算主要基于波恩-兰德和麦耶的工作。他们推导出以下方程用于表示离子型晶体的晶格能U：
U = NAZ2E2 / R0n - 1
其中，N是亚佛加德罗常数；B是离子间距离（正离子和负离子的半径和）；Z是相反电荷离子上的最大公倍数；e是单位电荷（4.770 e.S.u）；A是马德隆常数，它代表相邻离子静电场对所论离子对的影响效应，并取决于晶体的几何结构。符号n是代表离子电子构型特征的一个参数，可以通过理论计算或晶体的压缩性实验来确定。
从晶格能方程可以看出，Z和R0是其中的两个主要因素。晶格能随着离子电荷的增大而迅速增加。当将电荷Z变为两倍时，晶格能变为四倍。例如，LiF的晶格能为240千卡/摩，而MgO的晶格能为940千卡/摩（两个化合物的R0几乎相同）。晶格能也随着离子间距离的减小而增大，缩小阳离子或阴离子的半径或同时缩小两者的半径都会导致晶格能增加。氟化锂和碘化铯是离子间距离差异较大的晶体的例子。
离子型化合物的晶格能是由晶体中离子间强大的静电引力引起的。在晶体蒸发、熔化或蒸发成气态离子对的过程中，需要克服这些强大的静电引力。然而，在熔化或蒸发的情况下，所需能量小于总晶格能，因为液相中的邻近离子和气相中的离子对之间都存在相互作用。与大多数共价化合物相比，离子型化合物具有较大的熔化热、升华热、汽化热以及高熔点和沸点等性质，这些都是由于离子间强大的作用力所致。这些作用力也是离子型晶体通常具有硬度大、密度高、坚固、不可压缩和不挥发等特点的原因。然而，需要注意的是，尽管这些性质是离子化合物的特征，但某些共价型结构如金刚石和碳化硅也具备这些性质。在这些情况下，晶体中的强大作用力来自于整个晶体三维空间中的强大共价键，而在一般共价化合物中，分子间的作用力通常较弱。
相关文章
1
