TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HỒ CHÍ MINH



KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC
MÔN HỌC
HÓA VÔ CƠ

GIẢNG VIÊN:
TS. HOÀNG ĐÔNG NAM
TS. HUỲNH KỲ PHƯƠNG HẠ
CHƯƠNG 1
MỐI LIÊN HỆ GIỮA KIỂU LIÊN KẾT, TRẠNG THÁI TẬP HỢP VÀ TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA CÁC CHẤT
CÁC TRẠNG THÁI TẬP HỢP CỦA VẬT CHẤT
Nhận xét chung
Các chất có 4 trạng thái tồn tại chính:
Trạng thái plasma
Trạng thái khí
Trạng thái lỏng
Trạng thái rắn tinh thể
3 trạng thái giả bền: (tự đọc)
Trạng thái rắn vô định hình
Trạng thái lỏng chậm đông
Trạng thái lỏng chậm sôi
Một số chất có trạng thái trung gian giữa chất rắn và chất lỏng: Trạng thái tinh thể lỏng (tự đọc)

Trạng thái Plasma:
Plasma là một trạng thái vật chất trong đó các chất bị ion hóa mạnh. Phần lớn vật chất nằm du?i d?ng ion, h?t nhân và electron; các electron chuyển động tương đối tự do giữa các hạt nhân.

Trạng thái khí
Ở trạng thái khí, các phân tử (nguyên tử) ở cách nhau rất xa. Ở áp suất thường, phân tử chỉ chiếm khoảng 1/1000 thể tích khí. Vì vậy chất khí có thể nén và chiếm thể tích bình đựng.
Ở áp suất thấp, nhiệt độ cao, các phân tử khí rất ít và hầu như không tương tác với nhau. Khí được coi là lý tưởng, tuân theo phương trình:
PV = nRT
Trong đó:
P là áp suất phân tử khí gây ra trên thành bình đựng.
V là thể tích của bình đựng khí.
N là số mol khí có trong bình đựng.
R là hằng số khí
T là nhiệt độ tuyệt đối
Ở áp suất cao, nhiệt độ thấp, mât độ các hạt khí cao, sự tương tác giữa các hạt đáng kể, khí này là khí thực, tuân theo phương trình:






Trong đó phản ánh lực hút giữa các phân tử

b là thể tích riêng của các phân tử
Sự hóa lỏng chất khí
Ở áp suất thường, chất khí hóa ở một nhiệt độ xác định. Nhiệt độ đó gọi là nhiệt độ hóa lỏng. Ngược lại, ở nhiệt độ đó chất lỏng cũng hóa hơi, vì vậy nhiệt độ đó cũng là nhiệt độ sôi của chất lỏng.
Tuy nhiên, việc nâng cao nhiệt độ hóa lỏng (hay nhiệt độ sôi) nhờ áp suất cũng có một giới hạn nhất định, qua nhiệt độ đó chất lỏng không thể tồn tại dù dưới áp suất nào.
Nhiệt độ cực đại đó được gọi là nhiệt độ tới hạn (Tth) và áp suất cần thiết để chất khí hóa lỏng ở nhiệt độ đó gọi là áp suất tới hạn (Pth). Thể tích một mol khí ở nhiệt độ tới hạn và áp suất tới hạn gọi là thể tích tới hạn. Ở điều kiện tới hạn, thể tích của chất khí và chất lỏng bằng nhau nên tại đó chất khí và chất lỏng có tỷ khối như nhau.
Tr?ng thái lỏng:
Là trạng thái trung gian giữa chất rắn và chất khí. Ở nhiệt độ thường kiến trúc của chất lỏng gần với kiến trúc của chất rắn tinh thể
Khác với chất rắn trong kiến trúc của chất lỏng có lỗ trống, do đó các phân tử chất lỏng di chuyển dễ dàng. Chất lỏng có hình dạng của vật đựng và có đẳng hướng về các tính chất từ, quang và điện và độ cứng. Chất lỏng ở nhiệt độ thường hầu như không bị nén.
Trạng thái tinh thể và trạng thái vô định hình
Chất tinh thể:
Chất tinh thể có các tiểu phân sắp xếp trật tự theo những quy luật lặp đi lặp lại nghiêm ngặt trong toàn bộ tinh thể.
Do đó chất tinh thể có:
Cấu trúc và hình dáng xác định.
Có trật tự xa.
Có tính dị hướng.
Có nhiệt độ nóng chảy xác định.
Ví dụ
Tinh thể SiO2
(Cristobalite)
Chất vô định hình:
Chất vô định hình có cấu trúc gần như cấu trúc chất lỏng
Do đó chất vô định hình có:
Cấu trúc và hình dáng không xác định.
Có trật tự gần
Có tính đẳng hướng
Có nhiệt độ nóng chảy không xác định.

Kết luận: Trạng thái tinh thể luôn bền hơn trạng thái vô định hình.
Hệ tinh thể
Các yếu tố đối xứng của tinh thể

a) Tâm đối xứng là điểm giữa của tất cả các đoạn thẳng nối từ bất kỳ điểm nào trên bề mặt này sang bề mặt kia của tinh thể và đi qua nó.
Mặt phẳng đối xứng là mặt phẳng phân chia tinh thể ra làm hai phần mà phần này là ảnh của phần kia trong gương.
Trục đối xứng là đường thẳng mà khi quay tinh thể xung quanh nó 360o thì tinh thể trùng với hình n lần, n được gọi là bậc của trục.
Hình bên có trục đối xứng bậc 4 (L4)
Cấu tạo bên trong tinh thể
Mạng tinh thể được tạo thành từ các mặt mạng. Điểm giao nhau của các mặt mạng là các nút mạng.
Mặt mạng (a) và mạng tinh thể với ô m?ng co b?n(b)
Ô m?ng co sở là hình khối nhỏ nhất tạo nên mạng tinh thể.
Mỗi ô m?ng co sở được đặc trưng bằng giá trị 3 cạnh (a0,b0,c0) theo các tr?c a, b, c và 3 góc (?, ?, ?) được quy định thống nhất như hình bên, gọi là các thông số c?a ô m?ng co sở của mạng tinh thể.
Các tiểu phần (ion, nguyên tử, phân tử) phân bố tại nút mạng.
CsCl Ar CO2
Các hệ tinh thể và ô mạng cơ sở của chúng
Mạng tinh thể có tối thiểu một yếu tố đối xứng. Căn cứ vào các yếu tố đối xứng có 7 hệ tinh thể. Đó là:
1.Hệ tam tà (triclinic) có tâm đối xứng. Không có trục và mặt đối xứng.
Thông số ô mạng cơ sở:
a0 ? b0 ? c0 ; ? ? ? ? ? ? 90o
K2Cr2O7; CuSO4.5H2O ...
Hệ đơn tà (monoclinic) có 1 trục đối xứng bậc 2 và 1 mặt phẳng đối xứng hoặc chỉ có một trong hai yếu tố đối xứng này.
Thông số ô mạng cơ sở:
a0 ? b0 ? c0; ? = ? = 90o; ? ? 90o &1200
Lưu huỳnh đơn tà (S?), thạch cao (CaSO4.2H2O)
Hệ trực giao (orthorhombic; h? tà phuong) có vài trục đối xứng bậc 2 và vài mặt phẳng đối xứng hoặc một trong hai yếu tố đối xứng này.
Thông số ô mạng cơ sở:
a0 ? b0 ? c0 ; ? = ? = ? = 90o
Lưu huỳnh trực giao (S?), baritin (BaSO4) .
H? tam phuong (trigonal ; rhombohedral: Hệ mặt thoi) có ít nhất một trục đối xứng bậc 3.
Thông số ô mạng cơ sở:
a0 = b0 = c0 ; ? = ? = ? ? 90o
Canxit (CaCO3), NaIO4.3H2O .
Hệ tứ phương (tetragonal) có một trục đối xứng bậc bốn.
Thông số ô mạng cơ sở:
a0 = b0 ? c0 ;
? = ? = ? = 90o
SnO2, CaWO4 ...
Hệ lục phương (hexagonal) có một trục đối xứng bậc 6.
Thông số ô mạng cơ sở:
a0 = b0 ? c0 ; ? = ? = 90o , ? = 120o
Thạch anh (SiO2), nephelin (NaAlSiO4).
Hệ lập phương (cubic) có 3 trục đối xứng bậc bốn.
Thông số ô mạng cơ sở:
a0 = b0 = c0 ; ? = ? = ? = 90o
NaCl, CaF2 ...
14 mạng lưới Bravais
CÁC KI?U M?NG TINH TH?
Mạng phân tử
Mạng phân tử gồm các phân tử hút nhau bằng lực Van der Waals.
XeF2 XeF4 Argon (Ar)
Ar có số phối trí 12
Phân tử XeF2 và XeF4 có số phối trí 8

Chất có mạng phân tử thường có độ cứng thấp, nhiệt độ nóng chảy thấp, một số tan nhiều trong dung môi không cực, tan ít trong dung môi có cực.
Trong mạng phân tử ngoài liên kết Van Der Waals, có thể có liên kết hydro nếu thỏa mãn điều kiện tạo thành loại liên kết này (các hợp chất chứa các gốc F - H, O - H, N - H).
Cấu trúc tinh thể H2O
Cấu trúc tinh thể H3BO3
Mạng nguyên tử


Mạng nguyên tử được tạo thành từ các những nguyên tử nối với nhau bằng lực liên kết cộng hóa trị theo 3 chiều không gian. Quy luật phân bố các nguyên tử trong mạng tinh thể được quyết định bởi kiểu lai hóa các orbitan nguyên tử.
SiO2 Kim Cương ZnS
Chất có mạng nguyên tử rất bền, cứng, nhiệt độ nóng chảy cao, khó bay hơi và hầu như không tan trong bất cứ loại dung môi nào. Chất cách điện, chất bán dẫn.
Số phối trí của 1 nguyên tử bằng số liên kết cộng hóa trị ? có được với các nguyên tử xung quanh.
ZnS : Zn và S đều có số phối trí 4. (sp3)
SiO2: Si có phối trí 4(sp3), O có số phối trí 2(sp)
Kim cương. C có số phối trí 4(sp3)
Mạng ion

Mạng ion tạo thành từ các ion ngược dấu nằm ở nút mạng. Các ion hút nhau bằng lực hút tĩnh điện. Hợp chất ion có nhiệt độ nóng chảy cao, khó bay hơi, khá cứng, một số lớn dễ tan trong dung môi phân cực tạo thành ion bị solvat hóa. Chất mạng ion không dẫn điện. Có tính dẫn điện trong trạng thái nóng chảy và trong dung dịch điện ly.
K2[TiCl6]
Soá phoái trí laø soá tieåu phaàn bao quanh tieåu phaàn trung taâm

NaCl: Na vaø Cl coù soá phoái trí 6
CsCl: Cs vaø Cl coù soá phoái trí 8
K2[TiCl6]: K coù soá phoái trí 4 (tieåu phaàn phoái trí laø ion phöùc hexaclorotitanat(IV)).
Ion [TiCl6]2-coù soá phoái trí 8
Mạng kim loại

Mạng kim loại được tạo thành từ những nguyên tử cùng loại sắp xếp chặt khít nhất. Mạng kim loại gồm các ion dương ở nút mạng và các electron hóa trị linh động dịch chuyển trong mạng lưới tinh thể. Các kim loại và hợp kim có loại mạng này. Có ánh kim, dễ dát mỏng, kéo dài, dẫn điện và dẫn nhiệt tốt, đa số khá cứng.
W Cu Mg
Số phối trí tính bằng số nguyên tử kim lọai bao quanh

W Có số phối trí 8
Cu có số phối trí 12
Mg có số phối trí 12
CÁC D?NG CẤU TRÚC TINH THỂ CO B?N C?A CÁC CH?T VƠ CO
Dựa vào khoảng cách giữa các tiểu phần, người ta phân chia các tinh thể hợp chất vô cơ thành 4 kiểu cấu trúc tinh thể: cấu trúc đảo, cấu trúc mạch, cấu trúc lớp và cấu trúc phối trí.
Cấu trúc đảo

Cấu trúc đảo có đặc trưng là tại nút mạng có nhóm nguyên tử (phân tử hay ion phức tạp) liên kết với các tiểu phân xung quanh bằng lực Van der Waals, lực liên kết hydro hay lực hút tĩnh điện. Thuộc loại cấu trúc này có mạng phân tử và mạng ion có ion phức tạp
Ví dụ: CO2, XeF4, Ar, H2O, K2[TiCl6]
Cấu trúc mạch

Cấu trúc mạch có đặc trưng tạo liên kết cộng hóa trị theo một hướng trong không gian. Các mạch này liên kết với nhau bằng các lực Van Der Waals, ion, hydro.
Mạch thường có đơn vị cấu trúc bát diện (AB6), tứ diện hay vuông (AB2) với các thành phần hợp thức AB5, AB4, AB3, AB2 nối nhau qua cầu B.
Mạch có đơn vị cấu trúc tứ diện AB4 với thành phần hợp thức AB2 (ví dụ: BeCl2)
BeCl2
AB2
Mạch có đơn vị cấu trúc vuông AB4 với thành phần hợp thức AB2 (ví dụ: PdCl2)
PdCl2
AB2
Mạch có đơn vị cấu trúc bát diện AB6 với thành phần hợp thức AB4 (Ví dụ: MgCl2.2H2O)
MgCl2.2H2O
AB4
Mạch có đơn vị cấu trúc bát diện AB6 với thành phần hợp thức AB5 (ví dụ CrF5- trong hợp chất CaCrF6)
CaCrF6
AB5
Cấu trúc lớp

Cấu trúc lớp có đặc trưng là tạo liên kết cộng hóa trị theo hai chiều trong không gian. Các lớp liên kết với nhau bằng các lực Van Der Waals, ion, hydro.
Lớp thường có đơn vị cấu trúc bát diện (AB6) với các thành phần hợp thức AB5, AB4, AB3, AB2 nối nhau qua cầu B.
Lớp có đơn vị cấu trúc bát diện AB6 với thành phần hợp thức AB3, ví dụ: Al(OH)3
Al(OH)3
AB3
Lớp có đơn vị cấu trúc bát diện AB6 với thành phần hợp thức AB2 (ví dụ: CdI2)
AB2
Cấu trúc phối trí


C?u trúc ph?i trí có đặc trưng là mỗi tiểu phân được bao quanh bởi số tiểu phần đơn (nguyên tử, ion đơn) bằng liên kết mạnh. Thuộc loại cấu trúc này có mạng nguyên tử, mạng ion và mạng kim loại.
C?u trúc ph?i trí có thành ph?n h?p th?c A và có các đơn v? c?u trúc khác nhau:
Kim cương AA4
W AA8
C?u trúc ph?i trí có thành ph?n h?p th?c AB và có các đơn vị cấu trúc khác nhau:
NaCl (AB6) CsCl (AB8) ZnS (AB4)
Cấu trúc phối trí có thành phần hợp thức AB2 và có các đơn vị cấu trúc khác nhau:
TiO2 (AB6)
SiO2 (AB4)
Cấu trúc phối trí có thành ph?n h?p th?c AB3 và đơn vị cấu trúc bát di?n AB6
ReO3 (AB6)
BẢN CHẤT LIÊN KẾT VÀ TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA CHẤT
Có 5 loại liên kết
Các liên kết hóa học giữa nguyên tử, ion (liên kết mạnh):
Liên kết cộng hóa trị
Liên kết ion
Liên kết kim loại
Liên kết giữa các phân tử (liên kết yếu)
Liên kết Van der Waals
Liên kết giữa các phân tử và liên kết nội phân tử
Liên kết hydro (liên kết mạnh hơn lực Van der Waals , yếu hơn các liên kết còn lại)
Liên kết càng mạnh thì nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi càng cao.
Hợp chất có liên kết Van der Waals có phân tử càng lớn thì nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi càng cao. Trong trường hợp có thêm liên kết hydro thì nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chảy cao thêm rõ rệt.
Liên kết kim loại có độ mạnh phụ thuộc vào mật độ electron. Mật độ khí electron liên quan đến số electron hóa trị của kim loại. Vì vậy chất có liên kết kim loại có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi rất khác nhau.
TINH THỂ THỰC VÀ
KHUYẾT TẬT CẤU TRÚC
Tinh thể lý tưởng

Tinh thể lý tưởng là tinh thể:
Sự sắp xếp các tiểu phần có tính tuần hoàn không gian nghiêm ngặt.
Không có khuyết tật cấu trúc.
Các đơn tinh thể có thể được coi là tinh thể lý tưởng.
Tinh thể thực

Tinh thể thực là tinh thể:

Tính tuần hòan không gian của sự sắp xếp các tiểu phân luôn bị vi phạm.
Có khuyết tật cấu trúc.

Các đa tinh thể là các tinh thể thực.
Các kiểu khuyết tật cấu trúc
Khuyết tật điểm gồm hai lọai:
Khuyết tật lỗ trống. Nút mạng trống
Khuyết tật xen kẽ. Tiểu phân phân bố ở giữa các nút mạng hay tiểu phân lạ thay thế tiểu phân của nút mạng.
Khuyết tật đường (lệch): Đầu biên của một mặt mạng bị đứt cụt trong tinh thể (Ví dụ: đường AB)
Khuyết tật bề mặt: Là hệ quả của khuyết tật điểm và khuyết tật đường, thể hiện trên mặt tinh thể hay trên biên giới giữa hai tinh thể.
HIỆN TƯỢNG ĐA HÌNH, THÙ HÌNH
Hiện tượng đa hình (thù hình) là hiện tượng một hợp chất (đơn chất) có thể tồn tại dưới nhiều dạng tinh thể khác nhau.

Ví dụ: Carbon có thù hình: Kim cương, graphit

Oxyhydroxyt sắt(III) có 3 đa hình: ? - FeOOH, ? - FeOOH và ? - FeOOH.
Kim cương Graphit
Nhiệt độ chuyển hóa đa hình (thù hình): Là nhiệt độ có sự chuyển từ đa hình này sang đa hình khác.
Sự chuyển hóa hỗ biến: Là sự chuyển hóa thuận nghịch giữa hai đa hình (thù hình). (có nhiệt độ chuyển hóa xác định, số bậc tự do F = 0 khi p(áp suất) = const)
Ví dụ Strực giao ? Sđơn tà ở to = 95,5oC
Sự chuyển hóa đơn biến: Là sự chuyển hóa bất thuận nghịch giữa hai đa hình (thù hình). (không có nhiệt độ chuyển hóa xác định, số bậc tự do F = 1 khi p = const)
Ví dụ: Kim cương ? graphit
HIỆN TƯỢNG ĐỒNG HÌNH
VÀ DUNG DỊCH RẮN
Hiện tượng đồng hình: Các chất khác nhau có cùng lọai tinh thể có thể đồng thời kết tinh tạo thành một lọai tinh thể trong đó các tiểu phần của chúng thay thế lẫn cho nhau. Sản phẩm thu được là một dung dịch rắn thay thế.

Ví dụ: Olivin là dung dịch rắn thay thế giữa Fe2SiO4 và Mg2SiO4
Sơ đồ mạng tinh thể dung dịch rắn FeMgSiO4 của Olivin trong đó vòng tròn đỏ là Fe2+, vòng xanh nhạt là Mg2+, vòng xanh lớn là O2-, còn Si+4 nằm trong tâm tứ diện của 4 ion O2
Dung dịch rắn: Là chất rắn có mạng tinh thể được tạo thành bởi tiểu phần của hai hay nhiều chất, mà các tiểu phần này sắp xếp vô trật tự đối với nhau.
Dung dịch rắn thay thế: Tiểu phần thay thế nhau ở nút mạng.
Điều kiện tạo dung dịch rắn thay thế:
Các lọai tiểu phần phải có kích thước gần bằng nhau.
Có tính chất hóa học gần giống nhau.
Ví dụ: dung dịch rắn Zn - Cu, Dung dịch rắn KCl - KBr.
Dung dịch rắn xâm nhập: Tiểu phần xâm nhập vào giữa các nút mạng.
Điều kiện tạo thành dung dịch rắn xâm nhập:
Kích thước tiểu phần xâm nhập rất nhỏ so với kích thước các tiểu phần trong mạng tinh thể.
Ví dụ: các dung dịch rắn xâm nhập giữa hydro và các kim lọai quý (Pt, Pd.)
NĂNG LƯỢNG MẠNG TINH THỂ ION

Định nghĩa: Năng lượng mạng tinh thể là năng lượng cần thiết để tạo thành 1 mol tinh thể từ các cấu phần ion ở trạng thái khí ở 0K.

Trên thực tế, năng lượng mạng tinh thể được xem là năng lượng cần thiết để phá hủy tinh thể.

Trên thực tế, năng lượng mạng tinh thể không thể tính trực tiếp, nên thường dùng các phương pháp tính gián tiếp.
MỘT SỐ GIÁ TRỊ NĂNG LƯỢNG
MẠNG TINH THỂ THAM KHẢO
Tính toán năng lượng
mạng tinh thể
Thực nghiệm
Chu trình Born-Haber
Ứng dụng định luật 1
nhiệt động học
Định luật Hess
Tính toán lý thuyết (0K)
Phương trình Born-Mayer
Phương trình Born-Lande
Phương trình Kapustinskii
Dựa trên lực
tĩnh điện của
tinh thể ion tinh khiết
KHUYNH HƯỚNG THAY ĐỔI
NĂNG LƯỢNG M?NG TINH THỂ
Ảnh hưởng kích thước ion
Tăng kích thước ion sẽ giảm năng lượng mạng (với ion cùng điện tích), do đó lực hút giữa các cation và anion trong nhóm giảm từ trên xuống.

Ảnh hưởng của điện tích ion
Tăng điện tích của ion sẽ tăng năng lượng mạng tinh thể (với ion cùng bán kính).
CHU TRÌNH BORN - HABER
Năng lượng mạng tinh thể của NaCl(r) được tính từ phản ứng sau:
Na(s) + � Cl2(g) ? NaCl(s)
Chu trình Born - Haber ứng dụng định luật Hess (nhiệt động học) để tính
Na(s) + ½ Cl2(g) NaCl(s)
Na(g)
Cl(g)
Trong đó
?HthNaCl: Nhiệt thăng hoa Na = 108 kI/mol
INa: Năng lượng ion hóa = 496 kJ/mol
Epl: năng lượng phân ly Cl2(k) = 224 kJ/mol
?Htt: Nhiệt tạo thành NaCl (r) = -411 kJ/mol
ECl: Ái lực electron của Cl = -349 kJ/mol

Áp dụng định luật Hess:
?Htt = ?HthNa + INa + � Epl + ECl + U
U = ?Htt - ?HthNa - INa - � Epl - ECl
= -411 - 108 - 496 - 224/2 + 349
= - 788 kJ/mol
LỰC COULOMB - PHƯƠNG TRÌNH BORN
Coulomb đưa ra phương trình tính lực tương tác tĩnh điện trong phân tử ion như sau:


Dựa trên lực tương tác này, Born đưa ra phương trình tính năng lượng cho 1 mol tinh thể ion:
Với:
e: Điện tích của 1 electron
= 1.6022x10-19 C
r: Khoảng cách giữa 2 ion (m).
z+, z-: Độ lớn điện tích các ion.
?0: Hằng số điện môi chân không.
4??0=1.11265x10-10 C2/(J.m)
NA: Hằng số Avogadro
= 6.0221415 � 1023
M: Hằng số Madelung (đề cập sau).
SAI SỐ KHI TÍNH BẰNG CHU TRÌNH BORN-HABER SO VỚI PHƯƠNG TRÌNH BORN
HẰNG SỐ MADELUNG M
CHO MỘT SỐ HỢP CHẤT
PHƯƠNG TRÌNH BORN - MAYER
Với
do = r+ + r-
d : Hằng số (bằng 34.5 pm nếu r tính bằng pm,
1pm =10-12m)
Thay các hằng số đã biết, ta có:
SAI SỐ KHI TÍNH GIÁ TRỊ NĂNG LƯỢNG MẠNG TINH THỂ
BẰNG CHU TRÌNH BORN-HABER
SO VỚI PHƯƠNG TRÌNH BORN - MAYER
PHƯƠNG TRÌNH BORN - LANDE
Việc tính toán hằng số Madelung tương đối khó khăn, nên Lande đã mở rộng phương trình Born theo dạng:



r0 là khoảng cách giữa 2 ion (r0 = r+ + r-)
Chú ý ở đây nếu dùng trị tuyệt đối cho Z thì phải thêm dấu - phía trước công thức.
n là hệ số chỉ sự liên hệ giữa anion và cation (còn gọi là hệ số Born).
r0 tính bằng met, E tính bằng J/mol.
Xác định n
Dựa vào cấu hình electron của ion (tương ứng với khí trơ) như sau:
Cấu hình ion tương ứng: He Ne Ar Kr Xe
Giá trị n : 5 7 9 10 12
Nếu 2 ion dương và âm có cấu hình khác nhau thì gần đúng n là giá trị trung bình của 2 ion đó.
Một số giá trị n cho các hợp chất và ion khác:
LiF LiCl LiBr NaCl NaBr Cu+ Ag+ Au+
5.9 8.0 8.7 9.1 9.5 9 10 12
Ví dụ:
Tính năng lượng tinh thể của NaCl.



Ở đây có dấu trị tuyệt đối nên phải có dấu -.
r tính bằng A0 (10-10m).
Ví dụ: Với NaCl
E = -(1071.5x2x1x1)/(2.83) = -557.24 kJ.mol
Phương trình này khá chính xác và được sử dụng rộng rãi.
Phương trình này còn được sử dụng để ước lượng bán kính của những ion phức tạp, như trong bảng dưới đây.
PHƯƠNG TRÌNH KAPUSTINSKII
ĐỘ BỀN TINH THỂ
Sự phân cực tương hỗ giữa các ion làm tăng độ cộng hóa trị của liên kết, làm giảm điện tích hiệu dụng và dẫn đến giảm nhiệt độ phân ly, nhiệt độ nóng chảy. trong tinh thể ion.
Ví dụ: CaF2 rất bền, ở 10000C vẫn chưa bị phân hủy, trong khi CuI2 không tồn tại ở nhiệt độ thường.
Giải thích: r[Cu2+] = 0.72 Ao < r[Ca2+] = 0.99Ao.
Trong khi r[I-]>>r[F-], vì vậy Cu2+ sẽ hút e về phía nó, làm giảm độ ion, Cu2+ dễ chuyển thành Cu+, còn I- chuyển thành I2.
Phân tử CaF2 rất ít bị phân cực, nên tính ion rất cao.
Ví dụ:
Xét nhiệt độ nóng chảy của 2 dãy sau để thấy rõ ảnh hưởng của sự phân cực ion.

Hợp chất: LiF LiCl LiBr LiI
tnc (0C) : 848 607 550 469

Hợp chất: MgCO3 CaCO3 SrCO3 BaCO3
tnc (0C) : 600 897 1100 1400
ĐỘ TAN
Khả năng hòa tan của hợp chất ion phụ thuôc 2 yếu tố: Năng lượng mạng tinh thể Elat và năng lượng hydrat hóa Eh.
Nếu Elat>>Eh thì muối khó tan, ngược lại. Khi Elat tăng, Eh giảm thì tính tan giảm, ngược lại.
Eh phụ thuộc vào khả năng phân cực nước của Cation, Eh lớn khi khả năng phân cực mạnh. Nhận xét bảng sau: