
【化】 molar cohesion energy
mol
【化】 mole
【電】 cohesive energy
摩爾内聚能(molar cohesive energy)是材料科學與物理化學領域的重要概念,其英文對應術語為"molar cohesive energy",定義為單位摩爾物質克服分子間作用力完全分散為孤立粒子所需的最小能量。該參數通過量化分子或原子間的相互作用強度,可預測物質的物理性質,例如熔點、溶解度及機械穩定性。
在晶體材料中,摩爾内聚能可通過晶格能理論計算,公式可表示為:
$$
E{text{cohesive}} = frac{U{text{lattice}}}{NA}
$$
其中,$U{text{lattice}}$為晶格能,$N_A$為阿伏伽德羅常數。此公式表明,内聚能與晶格結構中的靜電作用、範德華力等直接相關。
應用領域包括:
權威文獻如《材料科學基礎》(徐恒鈞,北京工業大學出版社)及《Physical Chemistry of Polymers》(Y. B. Melnichenko)均從熱力學與統計力學角度對該概念進行了系統闡釋。
摩爾内聚能是指将1摩爾的液體或固體物質中的全部分子(或原子)完全分離至分子間作用力消失的距離時所需的能量。這一概念主要用于量化物質内部分子間的相互作用強度,尤其在研究高分子材料時具有重要意義。
定義與物理意義
摩爾内聚能反映了物質從凝聚态(液态或固态)轉變為氣态時所需克服的分子間作用力(如範德華力、氫鍵等)的總能量。例如,液體的摩爾内聚能可通過其摩爾蒸發熱計算,固體的則通過摩爾升華熱計算。
計算公式
若以摩爾蒸發熱(或升華熱)表征内聚能,公式可表示為:
$$
E{text{coh}} = Delta H{text{vap}} quad (text{液體}) quad text{或} quad Delta H_{text{sub}} quad (text{固體})
$$
其中,計算時需使用液體的摩爾體積而非氣體體積。
内聚能密度
這是摩爾内聚能的延伸概念,定義為單位體積的内聚能:
$$
text{CED} = frac{E{text{coh}}}{V{text{m}}}
$$
( V_{text{m}} )為物質的摩爾體積。内聚能密度常用于判斷高分子材料的用途(如塑料、橡膠、纖維),例如:
應用示例
以乙醇為例,其内聚能密度可通過摩爾蒸發熱除以液态摩爾體積計算,公式為:
$$
text{CED}{text{乙醇}} = frac{Delta H{text{vap}}}{V_{text{m,液體}}}
$$
摩爾内聚能是凝聚态物質分子間結合強度的核心指标,其衍生概念(如内聚能密度)在材料科學中具有重要應用價值。具體計算需注意使用液态或固态的摩爾體積參數。
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