[화학] 이온결합 화합물에 관한 열화학 계산의 예측력

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(predictive power of Ionic compounds)
이온 반지름이나 이온화 에너지와 같은 파라미터를 유리하게 사용하면, 미지 화합물이 존재하는 가능성을 조사할 수 있다.
그럼 다음의 예를 들어보겠다.
ex) [O2]+[BF4]- 산소는 전기 음성도가 커서 전자를 잃기보다 얻으려는 경향이 있으므로, 음이온이 되기 쉬우나 실제로는 그다지 지나치게 크지는 않다.
Ⅰ... [BF4]- 의 반경 : 218pm
[O2]+ 의 반경은 알려져 있지 않으므로 이와 크기가 비슷하다고 고려되는 이 원자 이온인 [CN]-의 열역학 반지름인 177pm를 이용한다.
두 개를 합하면 218pm + 177pm = 395 pm
이때 이 정도의 반경을 가졌을 때의 격자에너지를 알아야 한다.
Kapustinskii 식을 이용
Kapustinskii : U0=(120200νZ+Z-/r0)(1-34.5/r0)(kJ mol-1)
U [O2]+[BF4]- = -555 kJ mol-1
의미: 결합시 1몰당 555 kJ 을 발생시킨다는 뜻으로 반경만 알면 이 식으로 대 략적으로 알 수가 있다.
또한 다른 방법으로도 알 수가 있다.
Ⅱ... [O2]+ 와 [BF4]- 의 반지름 비를 조사하여 177/218 = 0.8 의 조잡한 추정 값을 얻는다. 이것의 CN= 6 이거나 8 이며 실제 이 둘은 별 차이가 없으므로 이것으로 Madelung상수를 알 수가 있다.
그러면 Born-lande식을 사용하면 끌어당김 에너지로써 616 kJ mol-1 을 얻을 수 있다.
이 값은 약 10%에서 20% 정도로 다시 감소할 것이다. 그래서 두 방법의 계산은 격자 에너지가 아마도 480 ∼ -560 kJ mol-1 의 범위에서 일치한다.
이것은 대단히 안정한 격자이고, 화합물을 안정화하는데 충분할지도 모른다.
합성:
산소를 산화하는 것은 어려울 것이 예상되므로, 플루오르원소를 사용하는 것과 같은 격렬한 산화 조건을 선택하기로 한다.

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