تغییرات آنتالپی مربوط به تراکم یونهای گازی شکل مثبت و منفی به یک بلور را انرژی شبکه آن بلور می‌نامند. برای مثال انرژی شبکه کلرید سدیم 788- کیلو ژول بر مول است.

علامت انرژی شبکه

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 1917 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 در یک مرحله از و ، آنتالپی تشکیل این ترکیب است.

مراحل تشکیل

می‌توانیم تولید یک مول را از و در چند مرحله تصور کنیم. جمع جبری مقادیر ΔH در این مراحل باید بر اساس قانون هس برابر آنتالپی تشکیل که مراحل ΔH واکنش در یک مرحله است، باشد. مراحل مزبور به قرار زیر است.

1. فلز سدیم بلورین تصعید می‌شود و به اتمهای گازی سدیم تبدیل می‌گردد. در این عمل برای هر مول سدیم 108 کیلو ژول انرژی جذب می‌شود. ( انرژی تصعید سدیم )
   
   
2. نیم مول از مولکولهای گازی تفکیک می‌شود و به یک مول اتم Cl گازی تبدیل می‌گردد. آنتالپی تفکیک که انرژی پیوندی Cl - Cl نیز نامیده می‌شود، برابر 243Kj برای هر مول است. از آنجا که تنها نیم مول در این عمل مورد نیاز است، انرژی تفکیک نیر نصف می‌شود. ( 122+ Kj )
   
   
3. اتمهای سدیم گازی یونیزه می‌شوند و به یونهای سدیم گازی تبدیل می‌گردند. مقدار انرژی لازم همان انرژی اولین یونش سدیم است. ( 496+ Kj )
   
   
4. اتمهای کلر گازی الکترون می‌گیرند و به یونهای کلرید گازی تبدیل می‌شوند. تغییر آنتالپی برای هر مول ، برابر اولین الکترون خواهی کلر است. در این فرایند انرژی آزاد می‌شود، (349 - کیلو ژول) این اولین مرحله‌ای است که در آن انرژی آزاد می‌شود. اما انرژی آزاد شده ، انرژیهای مورد نیاز مراحل پیشین را تامین نمی‌کند.
   
   
5. در آخرین مرحله ، یونهای گازی بصورت یک مول بلور کلرید سدیم متراکم می‌شوند. تغییر آنتالپی این عمل یعنی انرژی شبکه برابر 788- 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.
   
   اگر معادلات گرما شیمیایی مراحل 1 تا 5 را جمع کنیم، نتیجه عبارت از معادله آنتالپی تشکیل خواهد بود، که به صورت زیر است:
   
   

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 کوچکتر از یون است، اختلاف انرژی شبکه (NaCl (-788Kj/mol و (CsCl (- 669Kj/mol شگفت آور نیست.

مباحث مرتبط با عنوان

• آنتالپی
• آنتالپی تشکیل
• آنیون و کاتیون
• انرژی یونش
• الکترون‌ خواهی
• الکترونگاتیویته
• بار الکتریکی
• بلور
• قانون هس