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:
-
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 |
-
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 |
-
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 |
-
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 |
-
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 – 348 –
790 =
ΔEf
= –
411 KJ/mol
A continuación te
mostramos un esquema de todo el proceso:
Este sería el diagrama energético del proceso:
|