双语化学辞典Chem Lexicon
研究生Graduate 离子晶体与晶格能 Ionic solids & lattice energy

马德隆常数Madelung constant

\[M = \sum_{j\neq i}\frac{\pm z_j/z}{r_{ij}/r_0}\]

含义Meaning

某离子与晶体中所有其他离子的库仑作用之和,以最近邻距离归一化。只取决于晶体结构类型。

The sum of Coulomb interactions of one ion with all others, normalised to the nearest-neighbour distance; depends only on structure type.

符号说明Symbols

符号Symbol含义 Meaning单位 Unit
\(r_{ij}\)离子 i、j 间距离distance between ions i and jm
\(r_0\)最近阴阳离子距离nearest cation–anion distancem

推导Derivation

  1. NaCl 中 Na⁺ 周围:6 个 Cl⁻ 在 r₀,12 个 Na⁺ 在 √2 r₀,8 个 Cl⁻ 在 √3 r₀,6 个 Na⁺ 在 2r₀……

    Around Na⁺ in NaCl: 6 Cl⁻ at r₀, 12 Na⁺ at √2 r₀, 8 Cl⁻ at √3 r₀, 6 Na⁺ at 2r₀, …

    \[M = 6 - \frac{12}{\sqrt2} + \frac{8}{\sqrt3} - \frac{6}{2} + \frac{24}{\sqrt5} - \cdots = 1.74756\]
  2. 这个级数条件收敛,逐壳层求和会剧烈振荡;需用埃瓦尔德求和或电中性立方体(埃夫让法)。

    The series converges only conditionally; use Ewald summation or neutral cubes (Evjen).

  3. 常见值:CsCl 1.76267,NaCl 1.74756,闪锌矿 1.63806,纤锌矿 1.64132,萤石 2.51939,金红石 2.408。

    Values: CsCl 1.76267, NaCl 1.74756, zinc blende 1.63806, wurtzite 1.64132, fluorite 2.51939, rutile 2.408.

适用条件与局限Assumptions & limitations

  • 数值与归一化方式有关(以 r₀ 或晶胞参数、是否含电荷因子),引用时注意定义。

    Values depend on the normalisation convention.