El Ciclo de Born - Haber Ciclo de Born - Haber.pdf · Donde A es la constante de Madelung, que...
Transcript of El Ciclo de Born - Haber Ciclo de Born - Haber.pdf · Donde A es la constante de Madelung, que...
![Page 1: El Ciclo de Born - Haber Ciclo de Born - Haber.pdf · Donde A es la constante de Madelung, que varía dependiendo de la estructura del compuesto iónico. Z+-y Z las cargas del catión](https://reader036.fdocuments.mx/reader036/viewer/2022062602/5e6d876508129033584c71cb/html5/thumbnails/1.jpg)
El Ciclo de Born - Haber
Prof. S. Casas-Cordero E.
![Page 2: El Ciclo de Born - Haber Ciclo de Born - Haber.pdf · Donde A es la constante de Madelung, que varía dependiendo de la estructura del compuesto iónico. Z+-y Z las cargas del catión](https://reader036.fdocuments.mx/reader036/viewer/2022062602/5e6d876508129033584c71cb/html5/thumbnails/2.jpg)
La energía del enlace iónico
Cuando un mol de iones gaseosos positivos y un
mol de iones gaseosos negativos se aproximan desde
el infinito hasta las posiciones de equilibrio que ocupan
en el cristal, se produce un H llamado entalpía
reticular (Hred).
Entalpía reticular ∆Hred
La entalpía reticular (Energía reticular) es siempre
negativa, se trata de un proceso exotérmico.
Muestra la estabilidad de la red cristalina. Se puede calcular en base a la Ley de Coulomb y
mediante el ciclo de Born - Haber.
M+(g) + X-(g) MX(s) + ∆Hºred
![Page 3: El Ciclo de Born - Haber Ciclo de Born - Haber.pdf · Donde A es la constante de Madelung, que varía dependiendo de la estructura del compuesto iónico. Z+-y Z las cargas del catión](https://reader036.fdocuments.mx/reader036/viewer/2022062602/5e6d876508129033584c71cb/html5/thumbnails/3.jpg)
Donde A es la constante de Madelung, que varía
dependiendo de la estructura del compuesto iónico.
Z+ y Z- las cargas del catión y del anión.
q la carga del electrón.
ε0 permitividad del vacío.
Di la distancia entre el anión y el catión
n los exponentes de Born. (wikipedia)
Considerando el modelo cristalino del compuesto y la Ley de Coulomb, la ecuación corresponde a:
∆Hº red = − NºAvogadro x A x Z+ x Z− x q2
4 x π x ϵ0 x Di x 1 − 1
n
![Page 4: El Ciclo de Born - Haber Ciclo de Born - Haber.pdf · Donde A es la constante de Madelung, que varía dependiendo de la estructura del compuesto iónico. Z+-y Z las cargas del catión](https://reader036.fdocuments.mx/reader036/viewer/2022062602/5e6d876508129033584c71cb/html5/thumbnails/4.jpg)
El ciclo de Born - Haber
M s +1
2 X2 g
∆Hºformación MX(s)
M s ∆Hºsublimación
M(g)
1
2X2 g
∆Hº enlace X(g)
M(g) ∆Hº ionización
M(g)1+ + 1 e1−
X(g) +1 e1− ∆Hº afinidad electrónica
X(g)1−
M(g)1+ + X(g)1− ∆Hºred
MX(s)
![Page 5: El Ciclo de Born - Haber Ciclo de Born - Haber.pdf · Donde A es la constante de Madelung, que varía dependiendo de la estructura del compuesto iónico. Z+-y Z las cargas del catión](https://reader036.fdocuments.mx/reader036/viewer/2022062602/5e6d876508129033584c71cb/html5/thumbnails/5.jpg)
Hºformación + ∆Hºsublimación + ½ Hºenlace + ∆Hºionización + Hºafinidad electrónica + Hºred = 0
Es un ciclo termodinámico consecuencia de la ley de Hess
A mayor Hºred:
menor distancia interionica (Di = Rc + Ra)
mayor intensidad del enlace químico
menor solubilidad en agua del cristal
∆𝐇º = 𝟎
𝐧
𝐢
![Page 6: El Ciclo de Born - Haber Ciclo de Born - Haber.pdf · Donde A es la constante de Madelung, que varía dependiendo de la estructura del compuesto iónico. Z+-y Z las cargas del catión](https://reader036.fdocuments.mx/reader036/viewer/2022062602/5e6d876508129033584c71cb/html5/thumbnails/6.jpg)
La variación de energía reticular en los óxidos de
alcalinotérreos (estructura sal gema) es:
BeO > MgO > CaO > SrO > BaO
La dureza varía en el mismo sentido. La dureza es
la resistencia que tienen los sólidos a rayarse
superficialmente.
![Page 7: El Ciclo de Born - Haber Ciclo de Born - Haber.pdf · Donde A es la constante de Madelung, que varía dependiendo de la estructura del compuesto iónico. Z+-y Z las cargas del catión](https://reader036.fdocuments.mx/reader036/viewer/2022062602/5e6d876508129033584c71cb/html5/thumbnails/7.jpg)
Tabla comparativa Ión M(OH)2 S (g/L) Radio (en pm)
Mg 0,0001 72
Ca 1,2 100
Sr 10,0 113
Ba 47,0 136
![Page 8: El Ciclo de Born - Haber Ciclo de Born - Haber.pdf · Donde A es la constante de Madelung, que varía dependiendo de la estructura del compuesto iónico. Z+-y Z las cargas del catión](https://reader036.fdocuments.mx/reader036/viewer/2022062602/5e6d876508129033584c71cb/html5/thumbnails/8.jpg)
COMPUESTO Hº red COMPUESTO Hº red COMPUESTO Hº red
LiF 1030 KF 808 MgCl2 2326
LiCl 834 KCl 701 SrCl2 2127
LiI 730 KBr 671 MgO 3795
NaF 922 CsF 734 CaO 3414
NaCl 788 CsCl 660
NaBr 752 CsBr 636
NaI 704 CsI 600
![Page 9: El Ciclo de Born - Haber Ciclo de Born - Haber.pdf · Donde A es la constante de Madelung, que varía dependiendo de la estructura del compuesto iónico. Z+-y Z las cargas del catión](https://reader036.fdocuments.mx/reader036/viewer/2022062602/5e6d876508129033584c71cb/html5/thumbnails/9.jpg)
Li1+ Na1+ K1+ Rb1+ Cs1+
F1- 201 231 266 282 300
Cl1- 257 281 314 327 356
Br1- 275 298 329 343 371
I1- 300 323 353 366 395
Distancia Interionica (DI) en picometro (pm)
![Page 10: El Ciclo de Born - Haber Ciclo de Born - Haber.pdf · Donde A es la constante de Madelung, que varía dependiendo de la estructura del compuesto iónico. Z+-y Z las cargas del catión](https://reader036.fdocuments.mx/reader036/viewer/2022062602/5e6d876508129033584c71cb/html5/thumbnails/10.jpg)
![Page 11: El Ciclo de Born - Haber Ciclo de Born - Haber.pdf · Donde A es la constante de Madelung, que varía dependiendo de la estructura del compuesto iónico. Z+-y Z las cargas del catión](https://reader036.fdocuments.mx/reader036/viewer/2022062602/5e6d876508129033584c71cb/html5/thumbnails/11.jpg)
inicio
fin
La energía del enlace iónico
Ciclo de Born - Haber para el NaCl
Sublimación
Enlace
Ionización Afinidad electrónica
Energía reticular
Formación
![Page 12: El Ciclo de Born - Haber Ciclo de Born - Haber.pdf · Donde A es la constante de Madelung, que varía dependiendo de la estructura del compuesto iónico. Z+-y Z las cargas del catión](https://reader036.fdocuments.mx/reader036/viewer/2022062602/5e6d876508129033584c71cb/html5/thumbnails/12.jpg)
Propiedades Termodinámicas
Energía de Enlace: Energía necesaria para romper los enlaces de un mol de moléculas en estado gaseoso.
X2(g) + ΔH(enlace) 2 X(g)
![Page 13: El Ciclo de Born - Haber Ciclo de Born - Haber.pdf · Donde A es la constante de Madelung, que varía dependiendo de la estructura del compuesto iónico. Z+-y Z las cargas del catión](https://reader036.fdocuments.mx/reader036/viewer/2022062602/5e6d876508129033584c71cb/html5/thumbnails/13.jpg)
Energía de Sublimación: Energía necesaria para transformar al estado gaseoso un mol de una sustancia en estado sólido.
M(s) + ΔH(sublimación) M(g)
![Page 14: El Ciclo de Born - Haber Ciclo de Born - Haber.pdf · Donde A es la constante de Madelung, que varía dependiendo de la estructura del compuesto iónico. Z+-y Z las cargas del catión](https://reader036.fdocuments.mx/reader036/viewer/2022062602/5e6d876508129033584c71cb/html5/thumbnails/14.jpg)
Energía de Ionización: Energía necesaria para sacar un mol de electrones a un mol de átomos en estado gaseoso.
M(g) + ΔH(ionización) M1+(g) + 1 e-
![Page 15: El Ciclo de Born - Haber Ciclo de Born - Haber.pdf · Donde A es la constante de Madelung, que varía dependiendo de la estructura del compuesto iónico. Z+-y Z las cargas del catión](https://reader036.fdocuments.mx/reader036/viewer/2022062602/5e6d876508129033584c71cb/html5/thumbnails/15.jpg)
Energía de Ionización
![Page 16: El Ciclo de Born - Haber Ciclo de Born - Haber.pdf · Donde A es la constante de Madelung, que varía dependiendo de la estructura del compuesto iónico. Z+-y Z las cargas del catión](https://reader036.fdocuments.mx/reader036/viewer/2022062602/5e6d876508129033584c71cb/html5/thumbnails/16.jpg)
Energía de Formación: Energía liberada o absorbida cuando se forma un mol de compuesto desde sus elementos en estado natural (forma más abundante).
M(s) + ½ X2(g) MX(s)
ΔH < 0 proceso exotérmico
ΔH > 0 proceso endotérmico
![Page 17: El Ciclo de Born - Haber Ciclo de Born - Haber.pdf · Donde A es la constante de Madelung, que varía dependiendo de la estructura del compuesto iónico. Z+-y Z las cargas del catión](https://reader036.fdocuments.mx/reader036/viewer/2022062602/5e6d876508129033584c71cb/html5/thumbnails/17.jpg)
Energía de Afinidad electrónica (Electroafinidad): Es la Energía liberada cuando un mol de átomos gaseosos ganan un mol de electrones.
X(g) + 1 e- X1-(g) + ΔH(electroafinidad)
![Page 18: El Ciclo de Born - Haber Ciclo de Born - Haber.pdf · Donde A es la constante de Madelung, que varía dependiendo de la estructura del compuesto iónico. Z+-y Z las cargas del catión](https://reader036.fdocuments.mx/reader036/viewer/2022062602/5e6d876508129033584c71cb/html5/thumbnails/18.jpg)
Electroafinidad
![Page 19: El Ciclo de Born - Haber Ciclo de Born - Haber.pdf · Donde A es la constante de Madelung, que varía dependiendo de la estructura del compuesto iónico. Z+-y Z las cargas del catión](https://reader036.fdocuments.mx/reader036/viewer/2022062602/5e6d876508129033584c71cb/html5/thumbnails/19.jpg)
M1+(g) + X1-(g) MX(s) + ∆Hºred
Energía Red: Energía liberada cuando se forma un mol
de celdas cristalinas a partir de los iones gaseosos.
![Page 20: El Ciclo de Born - Haber Ciclo de Born - Haber.pdf · Donde A es la constante de Madelung, que varía dependiendo de la estructura del compuesto iónico. Z+-y Z las cargas del catión](https://reader036.fdocuments.mx/reader036/viewer/2022062602/5e6d876508129033584c71cb/html5/thumbnails/20.jpg)
Calcular la entalpía de formación del Yoduro de Potasio,
KI (∆Hf) a partir del ciclo de Born-Haber.
DATOS:
1. ∆Hºred = - 631,8 KJ/mol
2. ∆Hº sublimación del K(s) = + 87,9 KJ/mol.
3. ∆Hº sublimación del I2(s) = + 43,5 KJ/mol.
4. ∆Hº enlace del I2(g)= + 150,9 KJ/mol.
5. ∆Hº ionización del K(g) = + 418,7 KJ/mol.
6. ∆Hº afinidad electrónica del I(g) = - 302,53 KJ/mol.
![Page 21: El Ciclo de Born - Haber Ciclo de Born - Haber.pdf · Donde A es la constante de Madelung, que varía dependiendo de la estructura del compuesto iónico. Z+-y Z las cargas del catión](https://reader036.fdocuments.mx/reader036/viewer/2022062602/5e6d876508129033584c71cb/html5/thumbnails/21.jpg)
K(s) + ½ I2(s) KI(s) ∆Hf = ?
1) K1+(g) + I1-(g) KI(s) ∆Hred = - 631,8
2) K(s) K(g) ∆Hsublimación = + 87,9
3) ½ I2(s) ½ I2(g) ∆Hs = + 43,5 x ½
4) ½ I2(g) I(g) ∆Henlace = + 150.9 x ½
5) K(g) K1+(g) + 1 e- ∆Hionización = + 418,7
6) I(g) + 1 e- I1-(g) ∆Helectroafinidad =-302,53
K(s) + ½ I2(s) KI(s) ∆Hf = - 330,53 KJ/mol
![Page 22: El Ciclo de Born - Haber Ciclo de Born - Haber.pdf · Donde A es la constante de Madelung, que varía dependiendo de la estructura del compuesto iónico. Z+-y Z las cargas del catión](https://reader036.fdocuments.mx/reader036/viewer/2022062602/5e6d876508129033584c71cb/html5/thumbnails/22.jpg)
![Page 23: El Ciclo de Born - Haber Ciclo de Born - Haber.pdf · Donde A es la constante de Madelung, que varía dependiendo de la estructura del compuesto iónico. Z+-y Z las cargas del catión](https://reader036.fdocuments.mx/reader036/viewer/2022062602/5e6d876508129033584c71cb/html5/thumbnails/23.jpg)
fin
![Page 24: El Ciclo de Born - Haber Ciclo de Born - Haber.pdf · Donde A es la constante de Madelung, que varía dependiendo de la estructura del compuesto iónico. Z+-y Z las cargas del catión](https://reader036.fdocuments.mx/reader036/viewer/2022062602/5e6d876508129033584c71cb/html5/thumbnails/24.jpg)
Fritz Haber, nació en Breslau, Alemania el 9 de diciembre de 1868
Max Born, Nacido el 11 de diciembre de 1882 en Breslau
![Page 25: El Ciclo de Born - Haber Ciclo de Born - Haber.pdf · Donde A es la constante de Madelung, que varía dependiendo de la estructura del compuesto iónico. Z+-y Z las cargas del catión](https://reader036.fdocuments.mx/reader036/viewer/2022062602/5e6d876508129033584c71cb/html5/thumbnails/25.jpg)
• El proceso de Born - Haber es la reacción del nitrógeno y el hidrógeno para producir amoníaco.
• Como la reacción es muy lenta se acelera con un catalizador conteniendo hierro, es un óxido de hierro.
• También para acelerar la reacción, se opera bajo condiciones de 200 atmósferas y 450 ºC:
N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) + ΔH
La reacción es exotérmica, libera calor.
ΔHº = -46,2 KJ/mol y ΔSº < 0
25 ºC K = 6,8 a 105 atm. 450 ºC K = 7,8 a 10-2 atm.
![Page 26: El Ciclo de Born - Haber Ciclo de Born - Haber.pdf · Donde A es la constante de Madelung, que varía dependiendo de la estructura del compuesto iónico. Z+-y Z las cargas del catión](https://reader036.fdocuments.mx/reader036/viewer/2022062602/5e6d876508129033584c71cb/html5/thumbnails/26.jpg)
• Este descubrimiento, permitió a Alemania producir de
manera industrial explosivos, sin necesidad de depender
de la mayor fuente de nitratos del mundo en aquellos
momentos, las reservas de guano depositadas en las
costas del norte Chile.
volver