Gitterenergie ist eine Form der atomaren potentiellen Energie. Es ist die Energiemenge, die benötigt wird, um die Ionen eines Festkörpers in gasförmige Ionen und Atome aufzuspalten, woraus sich ein positiver Wert ergibt. Die umgekehrte Form, bei der bei der Bildung eines Festkörpers Energie freigesetzt wird, wenn Ionen binden, ergibt einen negativen Wert. Die Standardeinheiten für Gitterenergiewerte sind Kilojoule pro Mol (kJ/mol), und die Hauptanwendung zur Berechnung dieser Atomenergie besteht darin, zu beschreiben, wie stabil ein bestimmter ionischer Festkörper ist.
Ionische Feststoffe haben eine kristalline Struktur, sodass jedes Ion mit einigen anderen der entgegengesetzten Ladung wechselwirken kann. Die geordnete Struktur ermöglicht es Ionen zu interagieren, obwohl die verfügbare thermodynamische Energie zum Antrieb eines Prozesses oder die Entropie niedrig ist. Wenn Ionen mit entgegengesetzter Ladung interagieren, wird viel Energie freigesetzt, eine Eigenschaft, die dazu führt, dass Ionenfeststoffe sehr hohe Schmelz- und Siedepunkte haben.
Die für diese Reaktionen benötigte Energie kann durch Berechnung der Gitterenergie der Ionen bestimmt werden. Gitterenergien werden durch Anwendung des Born-Haber-Zyklus berechnet, der eine Kombination von Energiekonzepten beinhaltet, die verwendet werden, um eine genaue Messung abzuleiten. Die Ionisierungsenergie, die Energie, die benötigt wird, um ein Elektron dazu zu bringen, sich von einem Atom oder Ion zu trennen, sowie die Elektronenaffinität, die Energie, die durch Hinzufügen eines Elektrons zu einem Ion oder neutralen Atom freigesetzt wird, sind in solchen Berechnungen enthalten. Andere Werte umfassen Dissoziationsenergie, Notwendigkeit, eine Verbindung aufzubrechen; Sublimationsenergie, die dazu führen kann, dass sich eine Substanz von einem Feststoff in ein Gas verwandelt; und Bildungswärme, die Energieänderung, wenn eine Verbindung aus ihren Grundelementen entsteht.
Energieänderungen in jedem Prozess können berechnet werden, indem die Dinge Schritt für Schritt zerlegt werden, was durch das Hess-Gesetz erklärt wird. Durch Reorganisieren der Born-Haber-Zyklus-Gleichung zur Berechnung der Gitterenergie wird das Ergebnis der Subtraktion der Bildungswärme von der Atomisierungswärme vom Dissoziationsenergiewert minus der Summe der Ionisierungsenergien minus der Summe der Elektronenaffinitäten erhalten. Dieses Ergebnis beschreibt die Energiefreisetzung, wenn Metall- und Nichtmetallionen einen Festkörper bilden. Gitterenergietrends definieren, ob der Festkörper aufgebrochen wird, wofür das Endergebnis ein positiver Wert ist, oder ob Ionen binden, was zu einem negativen Energiewert führt. Diese Energiewerte werden immer nach den Prinzipien des Born-Haber-Zyklus geschätzt, da die Gitterenergie nicht direkt gemessen werden kann.