Question 1

מהי אנרגיית סריג וכיצד היא מוגדרת?

Accepted Answer

אנרגיית סריג היא האנרגיה הדרושה כדי להפריד מול אחד של מוצק יוני לאיוני הגז המרכיבים אותו. עבור נתרבן (סודיום כלוריד), אנרגיית הסריג היא 769 kJ/mol, כלומר יש לספק 769 kJ כדי להפוך NaCl מוצק לאיוני Na+ ו-Cl– גזיים. ערך מוחלט גבוה יותר מעיד על תרכובת יונית יציבה יותר.

Question 2

כיצד משפיע הרדיוס היוני על אנרגיית הסריג?

Accepted Answer

על פי חוק קולון, אנרגיית הסריג נמצאת ביחס הפוך למרחק בין היונים, התלוי ברדיוס היוני. ככל שהגודל היוני גדל במורד עמודה בטבלה המחזורית, אורך הקשר גדל והיונים נמשכים זה לזה בעוצמה פחותה. לליתיום ברומיד יש אנרגיית סריג גבוהה יותר (807 kJ/mol) מאשר לאשלגן ברומיד (682 kJ/mol) מכיוון שיוני הליתיום קטנים יותר.

Question 3

מדוע למטען היוני יש השפעה כה דרמטית על אנרגיית הסריג?

Accepted Answer

חוק קולון קובע כי האנרגיה הפוטנציאלית פרופורציונלית ישירות למכפלת מטעני היונים. לסידן חמצן, בעל יוני Ca2+ ו-O2– דו-ערכיים, אנרגיית סריג הגדולה כמעט פי ארבעה מזו של נתרן פלואוריד, בעל יוני Na+ ו-F– חד-ערכיים. הכפלה של מטעני שני היונים תגדיל פי ארבעה את אנרגיית הסריג, כאשר שאר הפרמטרים נותרים קבועים.

Question 4

מהו הקשר המתמטי בין אנרגיית הסריג לבין תכונות יוניות?

Accepted Answer

ניתן לבטא את אנרגיית הסריג כ-ΔHlattice = C(Z+)(Z−)/Ro, כאשר C הוא קבוע מבני, Z+ ו-Z– הם מטעני היונים, ו-Ro הוא המרחק הבין-יוני. משוואה זו מראה כי אנרגיית הסריג עולה במהירות ככל שמטעני היונים גדלים והגדלים היוניים קטנים. קשר זה מדגים מדוע הן המטען והן הגודל קובעים באופן קריטי את יציבות התרכובת היונית.

Question 5

כיצד משווים בין אנרגיות סריג של תרכובות בעלות מרחקים יוניים דומים?

Accepted Answer

כאשר המרחקים הבין-יוניים דומים, אנרגיית הסריג תלויה בעיקר במטעני היונים. לליתיום פלוריד (LiF), בעל יונים חד-ערכיים, יש אנרגיית סריג של 1,023 kJ/mol, בעוד שלמגנזיום אוקסיד (MgO), בעל יונים דו-ערכיים, יש אנרגיית סריג של 3,900 kJ/mol, וזאת למרות מרחקים בין-יוניים כמעט זהים של כ-20 pm. ההבדל במטען מסביר את ההבדל הדרמטי באנרגיה.

Question 6

מדוע פלוריד יוצר אנרגיית סריג גבוהה יותר מאשר יודיד בתרכובות דומות?

Accepted Answer

יוני פלואוריד קטנים משמעותית מיוני יוד, מה שמוביל למרחקים בין-יוניים קצרים יותר. למגנזיום פלואוריד (MgF2) יש אנרגיית סריג של 2957 kJ/mol, לעומת מגנזיום יוד (MgI2) בעל אנרגיית סריג של 2327 kJ/mol. הגודל היוני הקטן יותר של F– יוצר משיכות אלקטרוסטטיות חזקות יותר ומחייב אנרגיה רבה יותר כדי להפריד את היונים.

Question 7

כיצד משלבים הגודל והמטען היוניים כדי לקבוע את ההבדלים באנרגיית הסריג?

Accepted Answer

להיגבלי תחמוצת האבץ (ZnO) אנרגיית סריג גבוהה יותר מאשר לכלוריד נתרן (NaCl), כיוון ששני הגורמים פועלים לטובת ZnO: מטעני הקטיונים והאניונים גבוהים יותר, והמרחק הבינ-יוני קטן יותר. הדבר מדגים כי אנרגיית הסריג תלויה באפקט המשולב של הקשר היוני ומעבר האלקטרונים ממתכות לאי-מתכות, מה שהופך את ZnO ליציב באופן משמעותי יותר.

Practice תרגול: מגמות באנרגיית הסריג: גודל ומטען של היונים Quiz