Energi kisi mengukur seberapa kuat ion-ion dalam padatan ionik terikat bersama — angka yang digunakan ahli kimia untuk menjelaskan titik leleh, kelarutan, dan kekerasan.
📋
Panduan langkah demi langkah
Cara menggunakan kalkulator ini
3 langkah▸
1
Pilih preset gabungan atau pilih Kustom
Pilih senyawa ionik umum dari menu tarik-turun — NaCl, MgO, CaF₂, dan lainnya — untuk mengisi muatan dan jari-jari ion tipikal secara otomatis. Mengedit salah satu dari lima bidang akan mengalihkan preset kembali ke Kustom sehingga Anda dapat memodelkan padatan ionik apa pun.
2
Periksa muatan ion, jumlah, dan jari-jarinya
Konfirmasikan muatan kation dan anion, jumlah ion (total ion per unit rumus — 2 untuk NaCl, 3 untuk CaF₂, 5 untuk Al₂O₃), dan dua jari-jari ion dalam pikometer. Jika Anda tidak mengetahui radiusnya, tab Input Ion memiliki tabel pencarian ion-ion sejenis.
3
Baca energi kisi, atau bandingkan senyawa
Tab Lattice Energy menampilkan perkiraan U secara instan. Beralih ke Perbandingan untuk melihat senyawa Anda saat ini secara berdampingan dengan senyawa kedua — berguna untuk melihat bagaimana muatan dan ukuran ion mempengaruhi hasil.
r₀ = r+ + r− adalah jumlah jari-jari kation dan anion dalam pikometer, ν adalah jumlah ion per satuan rumus, dan z+ / z− adalah muatan ion. Persamaan Kapustinskii memperkirakan energi kisi dari model elektrostatik bola keras yang sederhana - tidak diperlukan struktur kristal atau konstanta Madelung, sehingga dapat digunakan untuk senyawa yang struktur pastinya tidak diketahui, dengan akurasi sekitar 1-5% dibandingkan dengan siklus Born-Haber penuh.
📖
Glosarium
Penjelasan istilah penting
7 istilah▸
Energi yang dilepaskan ketika kation dan anion dalam bentuk gas bergabung membentuk satu mol senyawa ionik padat (atau setara dengan energi yang dibutuhkan untuk memecah padatan menjadi ion gas). Dilaporkan dalam kJ/mol; nilai yang lebih besar berarti padatan ionik yang lebih kuat dan lebih stabil.
Rumus perkiraan energi kisi yang memperlakukan ion sebagai bola bermuatan titik yang keras. Ia hanya memerlukan muatan ion, jumlah ion per unit rumus, dan jari-jari ionik — bukan struktur kristal sebenarnya — menjadikannya perkiraan cepat ketika siklus Born-Haber penuh tidak tersedia.
Jari-jari efektif ion dalam kisi kristal, biasanya dilaporkan dalam pikometer (pm) dari tabel Shannon. Kation umumnya lebih kecil dari atom netralnya (kehilangan elektron); anion umumnya lebih besar (mereka memperoleh elektron).
Besarnya muatan listrik pada suatu ion (z+ untuk kation, z− untuk anion). Energi kisi berskala berdasarkan hasil kali kedua muatan, jadi menggandakan salah satu muatan secara kasar akan menggandakan energi kisi — dan menggandakan keduanya secara kasar akan melipatgandakannya.
Rumus energi kisi yang lebih rinci, tidak seperti Kapustinskii, memerlukan struktur kristal senyawa yang sebenarnya (melalui konstanta Madelung) dan eksponen Born yang menjelaskan kompresibilitas ion. Ini lebih akurat tetapi membutuhkan lebih banyak data masukan daripada yang disediakan Kapustinskii.
Pada dasarnya identik dengan energi kisi dalam sebagian besar penggunaan kimia umum — perubahan entalpi untuk membentuk (atau memecah) satu mol padatan ionik dari ion gasnya. Beberapa sumber membedakan istilah PV kecil di antara keduanya, yang dapat diabaikan untuk benda padat.
Gaya tarik menarik antara ion-ion bermuatan berlawanan yang menyatukan kisi-kisi ionik, sebanding dengan hasil kali muatan-muatan tersebut dan berbanding terbalik dengan jarak antara keduanya — menjadi dasar fisika mengapa energi kisi-kisi naik seiring dengan muatan dan turun dengan jari-jari ionik.
r₀ = 283 pm, jadi U = 1,202×10⁵ × (2×1×1/283) × (1 − 34,5/283) ≈ 746 kJ/mol — ikatan ionik yang kuat, mendekati nilai eksperimental Born-Haber sekitar 787 kJ/mol (model bola keras sederhana Kapustinskii biasanya berjalan beberapa persen rendah).
r₀ = 212 pm dan hasil kali muatan z+·z− sekarang menjadi 4 (vs. 1 untuk NaCl), jadi U ≈ 3798 kJ/mol — lima kali lipat energi kisi NaCl meskipun ion-ion MgO lebih kecil dan berdekatan, karena energi kisi berskala berdasarkan hasil kali muatan, bukan jumlah keduanya.
r₀ = 209 pm — jauh lebih kecil dari 283 pm NaCl — jadi U ≈ 960 kJ/mol, sekitar 29% lebih tinggi dari NaCl 746 kJ/mol meskipun muatannya sama +1/−1. Ion-ion yang lebih kecil berkumpul lebih rapat, sehingga gaya tarik Coulomb (dan energi kisi) lebih kuat.
🔗
Referensi
Sitasi kalkulator ini
APA & MLA▸
Gunakan salah satu format ini untuk menyitasi kalkulator dalam makalah, laporan, atau daftar sumber.
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.
❓
Pertanyaan
Pertanyaan umum
6 pertanyaan▸
Apa rumus energi kisi?+
Persamaan Kapustinskii memperkirakannya sebagai U = 1,202×10⁵ × (ν × |z+| × |z−| / r₀) × (1 − 34,5/r₀) kJ/mol, dengan r₀ adalah jumlah jari-jari kation dan anion dalam pikometer, ν adalah jumlah ion per satuan rumus, dan z+/z− adalah muatan ion.
Berapa energi kisi NaCl?+
Perkiraan Kapustinskii kalkulator ini untuk NaCl (muatan ±1, ν=2, jari-jari 102 pm + 181 pm) adalah sekitar 746 kJ/mol. Nilai eksperimen dari siklus Born-Haber mendekati 787 kJ/mol — model bola keras Kapustinskii yang disederhanakan biasanya berada dalam beberapa persen dari nilai sebenarnya, bukan nilai eksak.
Bagaimana muatan ion yang lebih tinggi mempengaruhi energi kisi?+
Energi kisi berskala dengan hasil kali dua muatan ion. Menggandakan satu muatan kira-kira akan menggandakan energi kisi; menggandakan keduanya (seperti beralih dari 1+/1− NaCl ke 2+/2− MgO) kira-kira melipatgandakan produk muatan dan menghasilkan energi kisi yang jauh lebih tinggi.
Bagaimana ukuran ion mempengaruhi energi kisi?+
Ion-ion yang lebih kecil berada berdekatan, dan tarikan Coulomb menjadi lebih kuat pada jarak yang lebih pendek — sehingga jari-jari ionik yang lebih kecil menghasilkan energi kisi yang lebih tinggi, sehingga muatan tetap konstan. Inilah sebabnya mengapa energi kisi cenderung turun ketika ion-ion bertambah besar ketika bergerak ke bawah dalam kelompok tabel periodik.
Satuan apa yang digunakan kalkulator?+
Muatan ion dimasukkan sebagai bilangan biasa (magnitudo), jumlah ion merupakan bilangan bulat tanpa satuan, jari-jari ion dalam pikometer (pm), dan hasilnya, energi kisi, dalam kilojoule per mol (kJ/mol).
Bagaimana persamaan Kapustinskii dibandingkan dengan siklus Born-Haber?+
Siklus Born-Haber memperoleh energi kisi secara tidak langsung dari besaran termodinamika yang diukur secara eksperimental (energi sublimasi, ionisasi, disosiasi, dan afinitas elektron ditambah entalpi pembentukan) dan dianggap sebagai nilai eksperimen resmi. Persamaan Kapustinskii adalah jalan pintas teoritis yang hanya membutuhkan muatan ion dan jari-jari, berguna untuk perkiraan cepat atau senyawa yang tidak memiliki data termodinamika lengkap, namun biasanya hanya akurat dalam beberapa persen dari hasil Born-Haber.
📄
Simpan & bagikan
Dapatkan PDF hasil dengan merek Calculover
Unduh PDF satu halaman berisi hasil Anda. Masukkan alamat email untuk menerima kiat kalkulator sesekali. Tanpa spam, dan Anda dapat berhenti berlangganan kapan saja. Privasi.