馬德隆常數

在一個晶體內,其中一個離子的總電勢能,可表示為它與距離最近的另一個離子的電勢能的M倍,E = M E_0,其中E_0為兩個離子的系統的電勢能,E_0 = -\frac{z^2 e^2}{4 \pi \epsilon_o r_0}。M稱為馬德隆常數(Madelung constant),其值與晶體結構有關。

在固體離子化合物內,正離子和負離子互相吸引,將離子分開需要能量。

計算
對於面心立方結構(如NaCl),M的值看來可用下面的級數計算:

:M = \sum_{i,j,k=-\infty}^{\infty}\prime {{(-1)^{i+j+k}} \over { (i^2 + j^2 + k^2)^{1/2}}} (1),

撇號表示i=j=k=0的一項不在計算範圍。此級數為條件收斂,故求和順序需特別注明。常見的求和順序有兩種:

以類球形的晶體來逼近:
:\lim_{N \to \infty} \sum_{i^2+j^2+k^2 , (2)

以立方形的晶體來逼近:
:\lim_{n \to \infty} \sum_{ -n , (3)

然而(2)的求和順序是發散的,(3)才能給出正確的結果。

參考

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