Ciclo de Born-Haber

O ciclo de Born-Haber é un ciclo de reaccións químicas desenvolvido nun principio por Max Born e o químico alemán Fritz Haber en 1917.

O ciclo de Born-Haber comprende a formación dun composto iónico dende a reacción dun metal (normalmente un elemento do grupo 1 ou 2) cun non metal (como halóxenos, osíxeno etc.). Os ciclos de Born-Haber empréganse principalmente como medio para calcular a enerxía de rede ou enerxía reticular, que non pode ser calculada directamente.

A enerxía reticular está directamente involucrada na formación de compostos iónicos a partir de ións gasosos. Algúns químicos defínena como a enerxía que se desprende cando se forma un mol dunha substancia iónica a partir dos ións constituíntes inicialmente separados (estado gasoso), outros como a enerxía necesaria para romper un mol dunha substancia iónica e obter os ións constituíntes separados. A primeira definición implica unha reacción exotérmica e a segunda unha reacción endotérmica.

Un ciclo de Born-Haber calcula a enerxía reticular comparando a entalpía estándar de formación do composto iónico coas entalpías correspondentes ós pasos necesarios para facer ións gasosos a partir dos elementos. Esta é unha aplicación da Lei de Hess.

Para facer ións gasosos de elementos é necesario convertelos en gas, disocialos se é preciso e ionizalos. Se o elemento é unha molécula haberá que ter en conta a súa entalpía de disociación. A enerxía necesaria para arrancar un electrón e formar un catión é a enerxía de ionización, mentres que a necesaria para engadilo e formar un anión é a afinidade electrónica.

Exemplo

O proceso de formación do cloruro de sodio (sólido), a partir do sodio (sólido) e do cloro (gas), podemos consideralo a suma dos seguintes procesos: 1- Transformar o sodio sólido en sodio gas (sublimación do sodio) 2- Transformar os átomos de sodio separados (gas) en ións sodio arrincándolles un electrón (ionización do sodio) 3- Transformar as moléculas de cloro (Cl₂), en átomos de cloro separados. 4- Transformar os átomos de cloro en ións cloruro proporcionándolles un electrón. 5- Xuntar os ións cloruro e os ións sodio dando lugar o cloruro de sodio.

Estes procesos, poden ser esquematizados mediante as correspondentes reaccións químicas :

1- Na (s) → Na (g) ; ΔH_sublimación

2- Na(g) → Na⁺ (g) ; ΔH _ionización

3- ½ Cl₂ (g) → 1 Cl (g) ; ½ ΔH _disociación

4- Cl (g) → Cl^- (g) ; ΔH _{afinidade electrónica}

5- Na⁺ (g) + Cl^- (g) → NaCl (s) ; ΔH _reticular

Dado que a formación do cloruro de sodio:

Na (s) + ½ Cl₂ (g) → NaCl (s) ; ΔH _formación

equivale á suma dos procesos antes relatados, a súa variación de enerxía é igual a suma da variación de enerxía destes procesos (por aplicación da Lei de Hess) e se coñecemos o valor de tódolos termos menos un (por exemplo descoñecemos a enerxía de rede) este termo pode calcularse a partir dos demais.

ΔH_formación = ΔH_sublimación + ΔH_ionización + ½ ΔH_disociación + ΔH_{afinidade electrónica} + ΔH_reticular