4.2.- Las sustancias iónicas

4.2.2.- El ciclo de Born-Haber

 El cambio energético producido en la formación de un sólido iónico a partir de los elementos que lo constituyen, puede calcularse a partir del llamado ciclo de Born – Haber (que es un caso particular de la ley de Hess). Vamos a seguir con el mismo ejemplo del apartado anterior, es decir, la formación del cloruro sódico (sólido) según la siguiente reacción:

Na (s) + ½ Cl2 (g)      à          NaCl (s)

La reacción anterior tiene lugar en varios pasos:

  1. El sodio metálico sólido, en primer lugar tendrá que separar sus átomos entre sí. Para ello habrá que aportar la energía de sublimación del Sodio:

Na (s) + Esublimación à Na (g)

Esublimación = 109 KJ/mol

 

  1. Al sodio gas, habrá que arrancarle un electrón para transformarlo en un ion positivo. Para este proceso necesitaremos aportar la energía de ionización del Sodio:

  Na (g) + Eionización à Na + (g) + 1 e-  

Eionización = 496 KJ/mol

                  

  1. El Cloro, no metal, en primer lugar tendrá que romper su molécula ya que es diatómico. Para ello tendremos que aportar la mitad de su energía de disociación, ya que por cada molécula que se rompe obtenemos dos átomos de Cloro, por lo tanto sólo habrá que disociar medio mol de moléculas de Cloro para obtener 1 mol de átomos de Cloro.

  ½ Cl2 (g) + ½ Edisociación à  Cl (g)

½ Edisociación = 122 KJ/mol

 

  1. Posteriormente, tendremos que aportar un electrón a cada átomo de Cloro para transformarlo en un ion negativo. Para ello tendremos que aportar la energía de la afinidad electrónica. Dicha energía suele ser positiva (es decir, hay que aportarla), pero en el caso de algunos halógenos puede llegar a ser negativa (energía desprendida):

Cl (g)   + 1 e- à  Cl - (g)  + Eafinidad

Eafinidad = -348  KJ/mol

 

  1. Vemos que la energía desprendida no supera a la suministrada; nos faltan 379 KJ/mol. ¿Cómo puede formarse, entonces, el compuesto iónico?. La respuesta está en la energía reticular, que como ya hemos definido antes es la energía desprendida al pasar de los iones en estado gaseoso a la formación de 1 mol de sólido cristalino. En efecto, los iones en estado gaseoso se atraen con perfecto orden en la red y así, es evidente que la energía potencial eléctrica se hace menor.

 Na + (g) + Cl - (g) à  NaCl (s) +  Ereticular

Ereticular = -790  KJ/mol

             

La energía sobrante será la desprendida en la formación de 1 mol del compuesto iónico:

ΔEf = Esublimación + Eionización + ½ Edisociación + Eafinidad + Ereticular  =

= 109 + 496 + 122 348790

ΔEf = 411 KJ/mol

 

A continuación te mostramos un esquema de todo el proceso:

 

Este sería el diagrama energético del proceso:

 

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