ForHosting KIT · 科学

ボルン・ハーバーサイクル格子エネルギー計算ツール

ボルン・ハーバーサイクルを閉じて、イオン結晶の格子エネルギーを求めます。塩化ナトリウムでは、生成−411、昇華108、イオン化496、解離121、電子親和力−349から−787 kJ/molになります。ブラウザで無料で使えます。

無料
ブラウザで動作
登録不要
データは端末の外に出ません

無料で実行 API仕様を見る

ご利用方法ウェブAPIメールTelegramアプリ近日

計算例

入力した場合

生成熱: -411
昇華熱: 108
イオン化エネルギー: 496
解離熱: 121
電子親和力: -349

結果

格子エネルギー: -787
精度: 10

このボルン・ハーバーサイクル格子エネルギー計算ツールは、イオン結晶の格子エンタルピーUを、標準生成エンタルピー、金属の昇華熱(または金属の原子化熱)、全イオン化エネルギー、化学式単位1つ分にすでにスケールされた非金属の解離熱、そして全電子親和力という、ボルン・ハーバーサイクルの5つの熱化学項から求めます。閉じた関係式は、生成熱 = 昇華熱 + イオン化エネルギー + 解離熱 + 親和力 + 格子エネルギーであり、したがってU = 生成熱 − 昇華熱 − イオン化エネルギー − 解離熱 − 親和力となります。典型的なNaCl規模の確認例として、生成熱−411、昇華熱108、イオン化エネルギー496、解離熱121、親和力−349を用いると、同じ単位(通常はキロジュール毎モル)で格子エネルギー−787が得られます。エンジンは有限精度の算術演算のみを使用し、ネットワーク呼び出し、サンプリング、日付依存の近道は一切ありません。

ボルン・ハーバーサイクルで分かること

ボルン・ハーバーサイクルは、標準状態の元素をイオン結晶へと、気体状の原子とイオンを経由してつなぐヘスの法則の経路です。

まず、固体塩の測定値または表引きの生成エンタルピーから出発し、気体状の金属原子を生成し、必要な陽イオンの電荷までイオン化し、化学式単位に必要な原子まで非金属を原子化する吸熱段階を加え、さらに陰イオンを形成する電子親和力の段階を加え、最後にそれらの気体状イオンを結晶にまとめる格子エネルギーUでサイクルを閉じます。

式で表すと生成熱 = 昇華熱 + イオン化エネルギー + 解離熱 + 親和力 + 格子エネルギーとなります。通常は大きく、しばしば未知である格子項について解くと、U = 生成熱 − 昇華熱 − イオン化エネルギー − 解離熱 − 親和力が得られます。元素データの参照テーブルもイオン半径からの近似的なボルン・ランデ推定も存在しません。

拒否されるケースには、生成熱、昇華熱、イオン化エネルギー、解離熱、親和力のいずれかの項の欠落、有限でない値、そして文書化された上限を超える大きさが含まれます。実験データによるサイクルではなく、電荷とイオン間距離から理論的な格子エネルギーが必要な場合は、別のモデルをご利用ください。

ボルン・ハーバー格子エネルギーが学習、実験、ソフトウェアのどこに位置づけられるか

学生がボルン・ハーバーサイクルに出会うのは、無機化学や物理化学の授業がイオン結合を測定可能な熱化学と結びつけるとき、問題演習が表引きの生成熱・昇華熱・イオン化エネルギー・結合エネルギー・親和力のデータから格子エネルギーを求めるよう求めるとき、あるいは、ある塩が理論的な格子モデルの予測より安定かどうかを判断しなければならないときです。

教員は、単位を密かに切り替えたり半分の結合エネルギーを二重に数えたりする不透明な計算アプリに頼ることなく、控えめな教科書の数値についての模範解答をあらかじめ生成できます。

開発者は同じ契約をスクリプトから呼び出し、熱化学モジュールのための決定的なテストベクトルを作成したり、可視化の前にユーザー入力のサイクルの段階を正規化したり、大まかなボルン・ランデ推定ではなくUそのものを要求するプログラミング課題の記述を満たしたりします。

コンテストや試験の練習では、定数だらけのグラフ電卓なしに時間的な制約のもとで解答を検証できるよう、格子エネルギーの高速なオフライン情報源が求められることがよくあります。製品や教育向けツールは、学習者が5つのサイクルエネルギーを入力し、UIが明確な数式のリマインダーとともにUを表示しなければならない場面でこの書き換えを利用します。

このページでは処理はすべてお使いのブラウザ内で完結します。

活用例

宿題と試験での確認

塩をグラフ化したり比較したりする前に、教科書の生成熱・昇華熱・イオン化エネルギー・解離熱・親和力の値から格子エネルギーUを計算し、符号と大きさを確認します。

チュータリングおよび実験ソフトウェア

ステップ解説ツール、対話型レッスン、実験レポート検証ツールのために、ユーザーが入力したサイクルのエネルギーをUに正規化します。

よくある質問

ボルン・ハーバー格子エネルギー計算ツールの利用料金はいくらですか？

このページのブラウザ版は無料です。無効な入力には課金されません。

ここでは格子エネルギーUはどのように定義されますか？

サイクルの閉鎖式ΔHf = ΔHsub + IE + D + EA + Uから、U = ΔHf − ΔHsub − IE − D − EAとなります。5つのエネルギーはすべて1つの単位(通常はkJ/mol)を共有します。

いずれかの項が欠落している場合はどうなりますか？

生成熱、昇華熱、イオン化エネルギー、解離熱、親和力はすべて必須であり、いずれかの項が欠けているとサイクルを閉じることができません。

NaClの場合、Cl–Cl結合エネルギーの半分を入力すべきですか？

化学式単位に塩素原子が1個必要な場合はそのとおりです。すでにスケールされた解離熱(NaClでは½ D)を入力してください。MgCl2の場合は塩素原子2個分の完全な結合エネルギーを入力してください。

このツールは元素データを自動で検索してくれますか？

いいえ。 5つのエネルギー項はご自身で入力してください。この計算ツールはボルン・ハーバーサイクルを整理するだけで、表引きの熱化学データを取得することはありません。

開発者向け — APIアクセス

このページの機能はすべてAPIからも利用できます。自社システムに組み込みたいチーム向けのセクションです。それ以外の方は上のツールをそのままお使いください。

エンドポイント

POSThttps://api.kit.forhosting.com/chem/born-haber-cycle

Bearerトークンで認証し、POST1回でタスクをキューに登録します。結果はWebhookまたは署名付きリンクで受け取れます。

お使いのスタックから呼び出す

curl -X POST https://api.kit.forhosting.com/chem/born-haber-cycle \
  -H "Authorization: Bearer $KIT_KEY" \
  -H "Content-Type: application/json" \
  -d '{"formation":-411,"sublimation":108,"ionization":496,"dissociation":121,"affinity":-349}'

const res = await fetch("https://api.kit.forhosting.com/chem/born-haber-cycle", {
  method: "POST",
  headers: {
    "Authorization": `Bearer ${process.env.KIT_KEY}`,
    "Content-Type": "application/json"
  },
  body: JSON.stringify({
    "formation": -411,
    "sublimation": 108,
    "ionization": 496,
    "dissociation": 121,
    "affinity": -349
  })
});
const { task_id } = await res.json();

import os, requests

res = requests.post(
    "https://api.kit.forhosting.com/chem/born-haber-cycle",
    headers={"Authorization": f"Bearer {os.environ['KIT_KEY']}"},
    json={
    "formation": -411,
    "sublimation": 108,
    "ionization": 496,
    "dissociation": 121,
    "affinity": -349
},
)
task_id = res.json()["task_id"]

<?php
$res = file_get_contents("https://api.kit.forhosting.com/chem/born-haber-cycle", false, stream_context_create([
  "http" => [
    "method"  => "POST",
    "header"  => "Authorization: Bearer " . getenv("KIT_KEY") . "\r\nContent-Type: application/json",
    "content" => '{"formation":-411,"sublimation":108,"ionization":496,"dissociation":121,"affinity":-349}',
  ],
]));
$task = json_decode($res, true);

body := bytes.NewBufferString(`{"formation":-411,"sublimation":108,"ionization":496,"dissociation":121,"affinity":-349}`)
req, _ := http.NewRequest("POST", "https://api.kit.forhosting.com/chem/born-haber-cycle", body)
req.Header.Set("Authorization", "Bearer "+os.Getenv("KIT_KEY"))
req.Header.Set("Content-Type", "application/json")
res, _ := http.DefaultClient.Do(req)

リクエスト例

{
  "formation": -411,
  "sublimation": 108,
  "ionization": 496,
  "dissociation": 121,
  "affinity": -349
}

レスポンス例

{
  "task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
  "type": "chem.born_haber_cycle",
  "status": "queued",
  "_links": {
    "result": "/tasks/tsk_…/result"
  }
}

非同期APIです。task_idは即時に返ります。ポーリングは1秒あたり1リクエストまでです。

料金

1リクエストあたり$0.002

単価はすべて公開しています。トークン換算や独自クレジットはありません。失敗したタスクは課金されません。

制限

max_abs_value 1000000000000000

エラー

HTTP	コード	意味
`401`	`unauthorized`	APIキーが無効か、指定されていません。Authorizationヘッダーを確認してください。
`402`	`insufficient_balance`	残高が不足しています。チャージ後に再度お試しください。
`404`	`unknown_type`	指定されたタスクタイプは存在しません。タイプ名を確認してください。
`429`	`rate_limited`	リクエストが多すぎます。しばらく待ってから再度お試しください。

技術的な注記

宿題、実験レポート、コンテストの演習にはブラウザ版を無料でご利用いただき、CI、チュータリングソフト、教育デモで再現性のあるボルン・ハーバーのフィクスチャが必要な場合は、成功したリクエストごとに$0.002でAPIをご利用ください。

ボルン・ハーバーサイクルが計算する内容とレスポンスに含まれる情報

この計算ツールは、要求された精度に丸められた5つの入力エネルギー、lattice_energyの結果、メソッドタグborn_haber_cycle、使用された精度、簡潔な数式の文字列、そしてすべての項が1つのエネルギー単位を共有しなければならず、D、IE、EAは化学式単位1つ分の合計値であることを思い出させるunit_noteを返します。エンジンは閉じた算術経路を評価するか、invalid_inputで入力を拒否するかのいずれかです。このページはボルン・ハーバーの式変形のみに答えるものであり、ワークシート、単体テスト、API利用者に適した安定した数値出力を提供します。

5つのエネルギー項の読み取り方法とスケーリングの一貫性の保ち方

エネルギー文字列の先頭の任意のプラス記号や指数表記は、有限の10進数として解析できる限り許可されます。埋め込まれた空白、16進数のプレフィックス、数値でないトークンは明確なメッセージとともに拒否されるため、誤ったセルの値が誤った格子エネルギーになることはありません。ある段階が本当に何も寄与しない場合、その項にゼロを指定することは有効ですが、省略は認められません。多価の塩は、ご自身で段階をあらかじめ合算することで扱います。たとえばMgCl2では、イオン化エネルギーはマグネシウムのIE1とIE2の和、解離熱は塩素原子2個分の完全なCl–Cl結合エネルギー、親和力は塩素の電子親和力の2倍になります。優先されるフィールドは、ΔH_fを表すformation、金属の原子化エンタルピーを表すsublimation、化学式単位中の金属陽イオンの全イオン化エネルギーを表すionization、その化学式単位にすでにスケールされた非金属の結合切断への寄与を表すdissociation、そして陰イオンの全電子親和力の寄与を表すaffinityです。delta_hf、Hf、dHsub、IE、ionization_energy、D、bond_energy、EA、electron_affinityといったエイリアスも受け付けるため、スプレッドシート、クエリ文字列、型付きフォームが同じ契約を再利用できます。サイクルを閉じるためには5つのフィールドすべてが必要だからです。オプションの精度フィールドは、エイリアスdecimalsとdpを持ち、公開する小数点以下の桁数を選択します。自動化されたパイプライン内でサイクルを自分で再実装することなく同一の数学的結果が必要な場合は、このページの無料ブラウザ実行を有料APIと組み合わせてご利用ください。

ボルン・ハーバー格子エネルギーが学習、実験、ソフトウェアのどこに位置づけられるか

APIを通じた場合、成功した照会ごとに$0.002が課金され、検証失敗には課金されず、レスポンスが返された後は何も保存されません。この無料の対話的な探索と有料で同一のAPIという構成は、KITのティアA全体のカタログの他の部分と一致しており、数学的な結果を変えることなく教室でのデモから自動化されたパイプラインへ移行できます。関連する熱化学の手順が必要な場合はギブズエネルギーやエンタルピーのツールと組み合わせ、無料で決定的な物理化学のヘルパーの小さなラボを構築する際は他のchemエンドポイントと組み合わせてご利用ください。

連携の活用例

決定的なテストフィクスチャ

化学ソフトウェアの単体テスト、プロパティチェック、CIアサーションのために、再現性のあるボルン・ハーバーのlattice_energyの結果を生成します。

KITの完全なドキュメントを見る →

ボルン・ハーバーサイクル格子エネルギー計算ツール

無料で実行

計算例

ボルン・ハーバーサイクルで分かること

ボルン・ハーバー格子エネルギーが学習、実験、ソフトウェアのどこに位置づけられるか

活用例

宿題と試験での確認

チュータリングおよび実験ソフトウェア

よくある質問

関連ツール

開発者向け — APIアクセス

エンドポイント

お使いのスタックから呼び出す

リクエスト例

レスポンス例

料金

制限

エラー

技術的な注記

ボルン・ハーバーサイクルが計算する内容とレスポンスに含まれる情報

5つのエネルギー項の読み取り方法とスケーリングの一貫性の保ち方

ボルン・ハーバー格子エネルギーが学習、実験、ソフトウェアのどこに位置づけられるか

連携の活用例

決定的なテストフィクスチャ

ありがとう