Ciclo de Born-Haber-Fajans generalizado: relación de energía lineal entre moléculas, cristales y metales

Área de la Ciencia:

• Química y física del estado sólido.
• Ciencia de los materiales computacionales Ciencia de los materiales computacionales.
• La química cuántica es una química cuántica.

Sus antecedentes:

• Los cálculos de energía potencial de red clásica asumen cargas integrales, lo que lleva a inexactitudes en los materiales covalentes.
• Se necesita un método generalizado para determinar las cargas parciales y las energías de referencia consistentes para los sólidos no iónicos.
• El modelo de átomos en moléculas de estado de valencia (VSAM) proporciona un marco para el manejo de cargas parciales y la ecualización de electronegatividad.

Objetivo del estudio:

• Para generalizar los cálculos de energía potencial de la red más allá de los sólidos estrictamente iónicos.
• Desarrollar un método para calcular cargas atómicas parciales (delta) físicamente razonables.
• Establecer energías de referencia asintóticas bien definidas para componentes estructurales separados en sistemas covalentes.

Principales métodos:

• Aplicó el modelo de átomos en moléculas del estado de valencia (VSAM) a los monohaluros, monohidratos y metales alcalinos de los grupos 1 y 11.
• Sustituyó la energía de referencia Born-Haber-Fajans por la energía de los productos de disociación cargados de electronegatividad igualada.
• Introdujo la "energía de desmontaje iónico" (IDE) basada en cargas parciales del estado de valencia y propiedades atómicas.

Principales resultados:

• Se encontró una fuerte correlación lineal (R = 0,994) entre la energía de disociación del estado de valencia molecular (D ((VS)) y la energía potencial de la red basada en el estado de valencia (U ((VS)).
• La ecuación derivada es U(VS) = 1.230D(VS) + 86.4 kJ mol−1.
• Se realizaron predicciones para la energía de enrejado de AuF y monohidridos metálicos de monedas, y la energía de disociación de AuI.

Conclusiones:

• El método generalizado calcula con precisión las energías potenciales de red para sistemas con covalencia significativa.
• La relación lineal proporciona una herramienta de predicción confiable para las propiedades de los materiales.
• Los metales de las monedas (Cu, Ag, Au) se desvían debido a la participación d-orbital en la unión metálica, a diferencia de su unión molecular homonuclear.