玻恩-哈伯循環英文解釋翻譯、玻恩-哈伯循環的近義詞、反義詞、例句
英語翻譯:
【化】 Born-Haber cycle
分詞翻譯:
恩的英語翻譯:
favour; grace; kindness
哈的英語翻譯:
ah
循環的英語翻譯:
cycle; recur; circle; rotate; circulation; repetition; revolution
【計】 DO-loop; for-loop; loop; unwinding
【化】 recirculate
【醫】 circuIation; cycle
【經】 cycle; revolving; rotation
專業解析
玻恩-哈伯循環(Born-Haber cycle)是一種基于赫斯定律(Hess's Law)的熱化學循環方法,用于計算或分析離子化合物(如氯化鈉 NaCl)的晶格能(Lattice Energy)。該循環将離子化合物的形成過程分解為一系列可測量或已知焓變的步驟,從而間接求得難以直接測量的晶格能。
核心原理與步驟:
該循環從元素的标準狀态出發,最終形成固态離子晶體。其典型步驟包括(以 NaCl 為例):
- 原子化/升華(Atomization/Sublimation): 固态金屬鈉(Na(s))升華形成氣态鈉原子(Na(g)),吸收升華能(ΔH°ₛᵤb)。
- 解離(Dissociation): 氣态氯分子(Cl₂(g))解離成氣态氯原子(Cl(g)),吸收鍵解離能(½ ΔH°ᵈᶦˢˢ)。
- 電離(Ionization): 氣态鈉原子(Na(g))失去一個電子形成鈉離子(Na⁺(g)),吸收第一電離能(IE)。
- 電子親和(Electron Affinity): 氣态氯原子(Cl(g))獲得一個電子形成氯離子(Cl⁻(g)),釋放電子親和能(EA)。
- 晶格形成(Lattice Formation): 氣态鈉離子(Na⁺(g))和氣态氯離子(Cl⁻(g))結合形成固态氯化鈉晶體(NaCl(s)),釋放晶格能(U)。
能量守恒關系:
根據赫斯定律,化合物(NaCl)的标準生成焓(ΔH°f)等于循環中所有步驟焓變的總和。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) 的标準生成焓(負值,放熱)
- $Delta H^circ_{sub}$:Na(s) 的升華焓(正值,吸熱)
- $Delta H^circ_{diss}$:Cl₂(g) 的解離焓(正值,吸熱)
- $IE$:Na(g) 的第一電離能(正值,吸熱)
- $EA$:Cl(g) 的電子親和能(負值,放熱)
- $U$:NaCl(s) 的晶格能(負值,放熱)
主要應用:
- 計算晶格能: 這是玻恩-哈伯循環最核心的應用。通過實驗測量或查表獲得其他所有焓變值(ΔH°f, ΔH°ₛᵤb, ΔH°ᵈᶦˢˢ, IE, EA),即可利用上述公式計算出晶格能 U。
- 驗證電子親和能: 若已知晶格能(可通過理論模型計算或其它方法獲得)和其他焓變值,可反推電子親和能。
- 解釋離子化合物的穩定性: 晶格能是決定離子化合物穩定性的關鍵因素。巨大的晶格能(負值很大)補償了電離能和原子化過程所需的大量能量,使得離子化合物的形成在能量上有利。
- 預測化合物形成的可能性: 通過比較不同化合物的循環能量,可以預測其形成的難易程度和相對穩定性。
漢英對照關鍵術語:
- 玻恩-哈伯循環 - Born-Haber Cycle
- 晶格能 - Lattice Energy (U)
- 标準生成焓 - Standard Enthalpy of Formation (ΔH°f)
- 升華焓 - Enthalpy of Sublimation (ΔH°ₛᵤb)
- 鍵解離焓 - Bond Dissociation Enthalpy (ΔH°ᵈᶦˢˢ)
- 電離能 - Ionization Energy (IE)
- 電子親和能 - Electron Affinity (EA)
- 赫斯定律 - Hess's Law
- 離子化合物 - Ionic Compound
- 熱化學循環 - Thermochemical Cycle
參考資料:
- 牛津大學化學系《無機化學導論》課程資料對玻恩-哈伯循環的原理和應用有清晰闡述。
- 國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)《物理化學術語綱要》(Gold Book)提供了晶格能、電離能、電子親和能等關鍵術語的權威定義。
- 美國化學會(ACS)出版物《化學教育雜志》(Journal of Chemical Education)中多篇教學文章詳細讨論了玻恩-哈伯循環的教學方法和應用實例。
- 經典教材《物理化學》(Atkins, de Paula)或《無機化學》(Shriver, Atkins)均包含對玻恩-哈伯循環的深入讨論和計算示例。
網絡擴展解釋
玻恩-哈伯循環(Born-Haber cycle)是一種基于熱力學原理的分析方法,主要用于計算離子化合物的晶格能及其他相關能量參數。以下從定義、原理和應用三個方面進行解釋:
一、定義與背景
玻恩-哈伯循環由德國科學家馬克斯·玻恩(Max Born)和弗裡茨·哈伯(Fritz Haber)于1919年提出。其核心思想是通過虛構的分步反應途徑,将實際化學反應的熱效應分解為多個可測量的能量變化過程,從而間接計算無法直接實驗測定的物理量(如晶格能)。
二、原理與步驟
該循環基于赫斯定律(熱力學守恒),假設從單質生成離子化合物的過程可通過以下步驟完成(以NaCl為例):
- 金屬升華:Na(s) → Na(g)(升華焓ΔH_sub)
- 非金屬解離:Cl₂(g) → 2Cl(g)(解離焓ΔH_diss)
- 金屬電離:Na(g) → Na⁺(g) + e⁻(電離能I)
- 非金屬獲得電子:Cl(g) + e⁻ → Cl⁻(g)(電子親和能E)
- 離子結合:Na⁺(g) + Cl⁻(g) → NaCl(s)(晶格能U)
總反應焓變為:
$$ΔHf = ΔH{sub} + I + frac{1}{2}ΔH_{diss} + E + U$$
通過已知實驗值可反推晶格能U。
三、應用領域
- 計算晶格能:解決實驗難以直接測定的問題,例如評估離子鍵強度。
- 求算電子親和能/質子親和能:通過已知其他參數推導缺失的熱化學數據。
- 指導無機合成:預測反應可行性,例如判斷特定離子化合物形成的能量條件。
- 解釋元素性質規律:如堿金屬鹵化物的穩定性差異與其晶格能的關系。
四、局限性
需依賴精确的實驗數據(如電離能、升華焓等),若某一步參數誤差較大,則整體計算結果可靠性降低。
如需進一步了解具體化合物的計算實例,可參考相關化學教材或學術文獻(如)。
分類
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