La energía reticular mide qué tan fuertemente están unidos los iones en un sólido iónico — un número que los químicos usan para explicar puntos de fusión, solubilidad y dureza. Esta calculadora estima la energía reticular con la ecuación de Kapustinskii, un modelo simplificado que solo necesita las cargas de los iones, el número de iones por unidad fórmula, y los radios iónicos, en lugar de la estructura cristalina completa que requeriría un cálculo más riguroso.
Cómo estima la energía reticular la ecuación de Kapustinskii
La ecuación de Kapustinskii trata a un sólido iónico como una colección de esferas duras de carga opuesta unidas por atracción coulómbica simple, y luego añade una corrección de repulsión de corto alcance (el término 1 − 34.5/r₀) para tener en cuenta que los iones no pueden solaparse indefinidamente. Como no necesita la geometría cristalina real del compuesto — la constante de Madelung que requiere un cálculo completo de Born-Landé — funciona para compuestos cuya estructura es desconocida o hipotética, al costo de típicamente desviarse unos pocos por ciento del valor experimental (ciclo de Born-Haber). Para el cloruro de sodio, la ecuación da aproximadamente 746 kJ/mol contra un valor experimental cercano a 787 kJ/mol — una buena estimación, no una exacta.
Por qué la carga del ion domina la energía reticular
La energía reticular escala directamente con el producto de las dos cargas iónicas, z+ por z−. El óxido de magnesio (Mg²⁺, O²⁻) tiene un producto de cargas de 4, cuatro veces el producto de cargas de 1 del cloruro de sodio — y su energía reticular calculada, aproximadamente 3798 kJ/mol, es casi cinco veces los 746 kJ/mol de NaCl, aunque los iones del óxido de magnesio son más pequeños y se empaquetan más cerca entre sí. Por esto los compuestos formados por pares de iones 2+/2− o 3+/2− (óxidos, muchos minerales) tienden a tener puntos de fusión y dureza dramáticamente más altos que las sales simples 1+/1−.
Por qué los iones más pequeños se unen más fuertemente
Manteniendo las cargas constantes, la energía reticular aumenta a medida que los iones se hacen más pequeños, porque la atracción coulómbica entre dos cargas puntuales crece a medida que se acercan. El fluoruro de litio y el cloruro de sodio comparten el mismo par de cargas +1/−1, pero los iones de LiF suman un radio de 209 pm frente a los 283 pm de NaCl — y la energía reticular estimada de LiF, aproximadamente 960 kJ/mol, es casi 30% más alta. Este efecto del radio es la razón por la que la energía reticular generalmente disminuye al bajar por un grupo de la tabla periódica (iones más grandes) y aumenta al subir por él.