Energi kisi mengukur seberapa kuat ion-ion dalam padatan ionik terikat bersama — angka yang digunakan ahli kimia untuk menjelaskan titik leleh, kelarutan, dan kekerasan. Kalkulator ini memperkirakan energi kisi dengan persamaan Kapustinskii, model sederhana yang hanya memerlukan muatan ion, jumlah ion per unit rumus, dan jari-jari ionik, dibandingkan struktur kristal penuh yang memerlukan perhitungan lebih teliti.

Bagaimana persamaan Kapustinskii memperkirakan energi kisi

Persamaan Kapustinskii menganggap padatan ionik sebagai kumpulan bola keras yang bermuatan berlawanan yang disatukan oleh tarikan Coulomb sederhana, lalu menambahkan koreksi tolakan jarak pendek (istilah 1 − 34.5/r₀) untuk menjelaskan fakta bahwa ion tidak dapat bertumpang tindih tanpa batas waktu. Karena tidak memerlukan geometri kristal senyawa yang sebenarnya – konstanta Madelung yang diperlukan dalam penghitungan Born-Landé secara penuh – maka metode ini dapat digunakan untuk senyawa yang strukturnya tidak diketahui atau hipotetis, dengan biaya yang biasanya hanya beberapa persen dari nilai eksperimental (siklus Born-Haber). Untuk natrium klorida, persamaannya menghasilkan sekitar 746 kJ/mol dibandingkan dengan nilai eksperimen yang mendekati 787 kJ/mol — perkiraan yang bagus, bukan perkiraan yang pasti.

Mengapa muatan ion mendominasi energi kisi

Energi kisi berskala langsung dengan hasil kali dua muatan ion, z+ dikali z−. Magnesium oksida (Mg²⁺, O²⁻) memiliki hasil kali muatan sebesar 4, empat kali lipat hasil kali muatan natrium klorida sebesar 1 — dan energi kisi yang dihitung, sekitar 3798 kJ/mol, kira-kira lima kali lipat dari NaCl sebesar 746 kJ/mol, meskipun ion-ion magnesium oksida lebih kecil dan tersusun lebih rapat. Inilah sebabnya mengapa senyawa yang terbuat dari pasangan ion 2+/2− atau 3+/2− (oksida, banyak mineral) cenderung memiliki titik leleh dan kekerasan yang jauh lebih tinggi dibandingkan garam sederhana 1+/1−.

Mengapa ion-ion yang lebih kecil berikatan lebih kuat

Dengan menjaga agar muatan tetap konstan, energi kisi akan meningkat seiring dengan mengecilnya ion-ion, karena gaya tarik Coulomb antara dua muatan titik meningkat ketika keduanya saling mendekat. Litium fluorida dan natrium klorida memiliki pasangan muatan +1/−1 yang sama, namun ion-ion LiF mempunyai radius 209 pm dibandingkan dengan NaCl 283 pm — dan perkiraan energi kisi LiF, sekitar 960 kJ/mol, hampir 30% lebih tinggi. Efek radius inilah yang menyebabkan energi kisi umumnya berkurang ketika bergerak ke bawah pada suatu kelompok tabel periodik (ion-ion yang lebih besar) dan meningkat ketika bergerak ke atas.