凝集エネルギー計算機は、 安定 凝集エネルギーは、固体または結晶質材料内の結合力と強度を表します。凝集エネルギーは、材料を個々の原子または分子に分離するために必要なエネルギーを定量化し、材料の 構造の 完全性と物理的特性。このツールは、材料科学、固体物理学、化学において特に有用であり、正確なエネルギー計算は材料の挙動を予測し、新しい化合物を設計するのに役立ちます。 材料特性計算機のカテゴリ研究者やエンジニアがさまざまな材料を分析および比較するのに役立ちます。
凝集エネルギー計算の公式
凝集エネルギーは次の式で計算されます。
どこ：
- Ec 原子または分子あたりの凝集エネルギーです。
- Σイートム 単位格子内のすべての自由原子または分子の全エネルギーです。
- エソリッド 固体または結晶構造の全エネルギーです。
- N 単位格子内の原子または分子の数です。
変数の詳細な式:
自由原子または分子の全エネルギー (Σ Eatom):
Σイートム = イートム × N
どこ：
- イートム 単一の自由原子または分子のエネルギーです。
- N 単位格子内の原子または分子の数です。
固体の全エネルギー（Esolid）:
エソリッド 固体構造の測定または計算されたエネルギーを表します。この値は通常、次のような計算方法を使用して決定されます。 密度 関数理論 (DFT) または分光法や熱量測定法による実験データ。
凝集エネルギー（Ec）：
の値を代入します Σイートム, エソリッド, N 凝集エネルギーの式に代入して計算する Ec.
一般的な材料の凝集エネルギーの事前計算表
以下は、一般的に研究されているいくつかの材料の凝集エネルギーを示す参照表です。これにより、ユーザーは詳細な計算を行わなくても、一般的な値を理解することができます。
| 材料 | 凝集エネルギー (eV/原子) | 解釈 |
|---|---|---|
| ナトリウム（Na) | 1.13 | 接着強度が低い |
| 銅（Cu） | 3.49 | 中程度の金属結合 |
| ダイヤモンド（C） | 7.37 | 非常に高い接着強度 |
| シリコン（Si） | 4.63 | 強い共有結合 |
| 鉄（Fe） | 4.28 | 中程度の金属結合 |
| 酸化マグネシウム（MgO） | 10.3 | 非常に強いイオン結合 |
この表は、さまざまな材料の凝集エネルギーをベンチマークして比較する場合に特に役立ちます。
凝集エネルギー計算機の例
仮想結晶の凝集エネルギーを計算してみましょう。
- 単位格子には 4 個の原子 (N = 4) が含まれます。
- 単一の自由原子（Eatom）のエネルギーは 5 eV です。
- 固体の全エネルギー（Esolid）は -15 eV です。
ステップ1: 自由原子の全エネルギーを計算する (Σ Eatom)
Σイートム = イートム × N
Σイートム = 5 × 4 = 20 eV
ステップ2: 凝集エネルギーの公式を使用する
Ec = (ΣEatom - Esolid) / N
Ec = (20 - (-15)) / 4 = (20 + 15) / 4 = 35 / 4 = 8.75 eV/原子
したがって、凝集エネルギーは原子あたり 8.75 eV となり、材料内の結合が強いことを示しています。
最も一般的な FAQ
凝集エネルギーは、材料の安定性、強度、融点を決定するのに役立ちます。凝集エネルギーが高い材料は、一般的に結合が強く、熱安定性が高くなります。
凝集エネルギーは通常、密度汎関数理論 (DFT) などの計算方法を使用して測定されるか、熱量測定および分光法による実験で測定されます。
いいえ、凝集エネルギーは常に正の値です。これは物質内の結合を破壊するために必要なエネルギーを表すので、負の値は物理的に意味をなさないでしょう。