Gitterenergie
Modell des Calciumsulfid-Gitters

Die Gitterenergie oder Gitterenthalpie gibt an, wie viel Arbeit man aufwenden muss, um die atomaren, ionischen oder molekularen Bestandteile eines Festkörpers unendlich weit voneinander zu entfernen, umgekehrt entspricht sie der potentiellen Energie, die freigesetzt wird, wenn sich die Atome, Moleküle oder Ionen aus unendlicher Entfernung (Gaszustand) zu einem Kristallgitter zusammenfinden. Die Gitterenergien von Ionenverbindungen (wie Kochsalz), Metallen (wie Eisen) und kovalent gebundenen Polymeren (wie Diamant) sind wegen der starken vorwiegend elektrostatischen bzw. kovalenten Wechselwirkungen erheblich größer als bei Festkörpern, die aus neutralen Molekülen aufgebaut sind (wie Zucker oder Iod) und nur über Dipol-Dipol- und Van-der-Waals-Kräfte wechselwirken.

Zur Berechnung der Gitterenergie bei Ionenverbindungen siehe auch: Madelung-Konstante, Born-Landé-Gleichung, Kapustinskii-Gleichung

Gitterenthalpie

Die Gitterenthalpie hängt einerseits von der Größe der beteiligten Ionen ab: Je größer die Ionen, desto kleiner ist die Gitterenergie, da die Anziehungskräfte mit zunehmender Entfernung der positiven Kerne von der negativen Elektronenhülle des Bindungspartners abnehmen.

Beispiele: Gitterenthalpie der Alkalifluoride bei 25 °C in kJ/mol:

Name Formel Ionenradius der einwertigen
Alkalimetall-Kationen X+ in pm
Gitterenthalpie in kJ pro mol
Lithiumfluorid LiF 74 1039
Natriumfluorid NaF 102 920
Kaliumfluorid KF 138 816
Rubidiumfluorid RbF 149 780
Caesiumfluorid CsF 170 749

Andererseits hängt die Gitterenergie von der elektrischen Ladung der beteiligten Ionen ab: Je größer die Ladungen, desto größer sind die Anziehungskräfte und umso größer ist die Gitterenergie.

Beispiele: Gitterenthalpie bei 25 °C in kJ pro mol (in den Beispielen ändert sich der Ionenradius nur wenig):

Name Formel Kationen Anionen Gitterenthalpie in kJ pro mol
Natriumchlorid NaCl Na+ Cl- 780
Natriumsulfid Na2S Na+ S2- 2207
Magnesiumchlorid MgCl2 Mg2+ Cl- 2502
Magnesiumsulfid MgS Mg2+ S2- 3360

Die höchste Gitterenthalpie weist Aluminiumoxid Al2O3 (Al3+ und O2-) mit 15157 kJ/mol auf. Dies macht man sich bei den Verfahren der sogenannten Aluminothermie zunutze. Die bei der stark exothermen Bildung von Aluminiumoxid entstehende Hitze kann zum Beispiel zum Schweißen verwendet werden.

Zu Enthalpie-Berechnungen bei Lösen des Kristallgitters siehe Gitterenthalpie.

Zu einem ähnlichen Effekt bei Graphit unter Neutronenbestrahlung siehe Wigner-Energie.


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