玻恩-哈伯循环英文解释翻译、玻恩-哈伯循环的近义词、反义词、例句
英语翻译:
【化】 Born-Haber cycle
分词翻译:
恩的英语翻译:
favour; grace; kindness
哈的英语翻译:
ah
循环的英语翻译:
cycle; recur; circle; rotate; circulation; repetition; revolution
【计】 DO-loop; for-loop; loop; unwinding
【化】 recirculate
【医】 circuIation; cycle
【经】 cycle; revolving; rotation
专业解析
玻恩-哈伯循环(Born-Haber cycle)是一种基于赫斯定律(Hess's Law)的热化学循环方法,用于计算或分析离子化合物(如氯化钠 NaCl)的晶格能(Lattice Energy)。该循环将离子化合物的形成过程分解为一系列可测量或已知焓变的步骤,从而间接求得难以直接测量的晶格能。
核心原理与步骤:
该循环从元素的标准状态出发,最终形成固态离子晶体。其典型步骤包括(以 NaCl 为例):
- 原子化/升华(Atomization/Sublimation): 固态金属钠(Na(s))升华形成气态钠原子(Na(g)),吸收升华能(ΔH°ₛᵤb)。
- 解离(Dissociation): 气态氯分子(Cl₂(g))解离成气态氯原子(Cl(g)),吸收键解离能(½ ΔH°ᵈᶦˢˢ)。
- 电离(Ionization): 气态钠原子(Na(g))失去一个电子形成钠离子(Na⁺(g)),吸收第一电离能(IE)。
- 电子亲和(Electron Affinity): 气态氯原子(Cl(g))获得一个电子形成氯离子(Cl⁻(g)),释放电子亲和能(EA)。
- 晶格形成(Lattice Formation): 气态钠离子(Na⁺(g))和气态氯离子(Cl⁻(g))结合形成固态氯化钠晶体(NaCl(s)),释放晶格能(U)。
能量守恒关系:
根据赫斯定律,化合物(NaCl)的标准生成焓(ΔH°f)等于循环中所有步骤焓变的总和。因此有:
$$
Delta H^circf = Delta H^circ{sub} + frac{1}{2} Delta H^circ_{diss} + IE + EA + U
$$
其中:
- $Delta H^circ_f$:NaCl(s) 的标准生成焓(负值,放热)
- $Delta H^circ_{sub}$:Na(s) 的升华焓(正值,吸热)
- $Delta H^circ_{diss}$:Cl₂(g) 的解离焓(正值,吸热)
- $IE$:Na(g) 的第一电离能(正值,吸热)
- $EA$:Cl(g) 的电子亲和能(负值,放热)
- $U$:NaCl(s) 的晶格能(负值,放热)
主要应用:
- 计算晶格能: 这是玻恩-哈伯循环最核心的应用。通过实验测量或查表获得其他所有焓变值(ΔH°f, ΔH°ₛᵤb, ΔH°ᵈᶦˢˢ, IE, EA),即可利用上述公式计算出晶格能 U。
- 验证电子亲和能: 若已知晶格能(可通过理论模型计算或其它方法获得)和其他焓变值,可反推电子亲和能。
- 解释离子化合物的稳定性: 晶格能是决定离子化合物稳定性的关键因素。巨大的晶格能(负值很大)补偿了电离能和原子化过程所需的大量能量,使得离子化合物的形成在能量上有利。
- 预测化合物形成的可能性: 通过比较不同化合物的循环能量,可以预测其形成的难易程度和相对稳定性。
汉英对照关键术语:
- 玻恩-哈伯循环 - Born-Haber Cycle
- 晶格能 - Lattice Energy (U)
- 标准生成焓 - Standard Enthalpy of Formation (ΔH°f)
- 升华焓 - Enthalpy of Sublimation (ΔH°ₛᵤb)
- 键解离焓 - Bond Dissociation Enthalpy (ΔH°ᵈᶦˢˢ)
- 电离能 - Ionization Energy (IE)
- 电子亲和能 - Electron Affinity (EA)
- 赫斯定律 - Hess's Law
- 离子化合物 - Ionic Compound
- 热化学循环 - Thermochemical Cycle
参考资料:
- 牛津大学化学系《无机化学导论》课程资料对玻恩-哈伯循环的原理和应用有清晰阐述。
- 国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)《物理化学术语纲要》(Gold Book)提供了晶格能、电离能、电子亲和能等关键术语的权威定义。
- 美国化学会(ACS)出版物《化学教育杂志》(Journal of Chemical Education)中多篇教学文章详细讨论了玻恩-哈伯循环的教学方法和应用实例。
- 经典教材《物理化学》(Atkins, de Paula)或《无机化学》(Shriver, Atkins)均包含对玻恩-哈伯循环的深入讨论和计算示例。
网络扩展解释
玻恩-哈伯循环(Born-Haber cycle)是一种基于热力学原理的分析方法,主要用于计算离子化合物的晶格能及其他相关能量参数。以下从定义、原理和应用三个方面进行解释:
一、定义与背景
玻恩-哈伯循环由德国科学家马克斯·玻恩(Max Born)和弗里茨·哈伯(Fritz Haber)于1919年提出。其核心思想是通过虚构的分步反应途径,将实际化学反应的热效应分解为多个可测量的能量变化过程,从而间接计算无法直接实验测定的物理量(如晶格能)。
二、原理与步骤
该循环基于赫斯定律(热力学守恒),假设从单质生成离子化合物的过程可通过以下步骤完成(以NaCl为例):
- 金属升华:Na(s) → Na(g)(升华焓ΔH_sub)
- 非金属解离:Cl₂(g) → 2Cl(g)(解离焓ΔH_diss)
- 金属电离:Na(g) → Na⁺(g) + e⁻(电离能I)
- 非金属获得电子:Cl(g) + e⁻ → Cl⁻(g)(电子亲和能E)
- 离子结合:Na⁺(g) + Cl⁻(g) → NaCl(s)(晶格能U)
总反应焓变为:
$$ΔHf = ΔH{sub} + I + frac{1}{2}ΔH_{diss} + E + U$$
通过已知实验值可反推晶格能U。
三、应用领域
- 计算晶格能:解决实验难以直接测定的问题,例如评估离子键强度。
- 求算电子亲和能/质子亲和能:通过已知其他参数推导缺失的热化学数据。
- 指导无机合成:预测反应可行性,例如判断特定离子化合物形成的能量条件。
- 解释元素性质规律:如碱金属卤化物的稳定性差异与其晶格能的关系。
四、局限性
需依赖精确的实验数据(如电离能、升华焓等),若某一步参数误差较大,则整体计算结果可靠性降低。
如需进一步了解具体化合物的计算实例,可参考相关化学教材或学术文献(如)。
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