Born-Haber-syklus

Den Born-Haber syklus , eller Born-Fajans-Haber syklus , er en teknikk for beregning av gitteret energi (krystallisasjonsentalpi) av en ionisk krystall . Den er basert på arbeidet til den tyske fysikeren Max Born , den tyske kjemikeren Fritz Haber og den polske fysikalsk-kjemikeren Kazimierz Fajans .

Stabiliteten til en krystall er preget av retikulær energi . Sistnevnte representerer den mengden energi som kreves for å spalte en mol av et krystallisert fast stoff i dets bestanddeler i gassfasen. Jo større, jo mer stabilt er det faste stoffet. I diagrammet nedenfor tilsvarer det negative av gitterenergien . Er{\ displaystyle E_ {r}}Er{\ displaystyle E_ {r}}U0{\ displaystyle U_ {0}}-Er{\ displaystyle -E_ {r}}

Beregningseksempel

Det klassiske eksemplet er natriumklorid- NaCl-nettverket. Retikulærenergien tilsvarer energien som frigjøres under dannelsen av NaCl-nettverket fra ionene og i gassform. Her er de forskjellige trinnene som er nødvendige for å transformere metallisk natrium og gassformig klor ( ) til en natriumkloridkrystall: IKKEpå+{\ displaystyle Na ^ {+}}VSl-{\ displaystyle Cl ^ {-}}IKKEpå{\ displaystyle Na}VSl2{\ displaystyle Cl_ {2}}

• Det faste metalliske natrium transformeres til gassformig natrium, energien som er nødvendig for denne transformasjonen tilsvarer sublimeringens entalpi  :ΔHsubl{\ displaystyle \ Delta H_ {subl}}
• Atommatriumgassen er ionisert i ion , den nødvendige energien er ioniseringens entalpi  :IKKEpå+{\ displaystyle Na ^ {+}}ΔHJegoikke{\ displaystyle \ Delta H_ {ion}}
• Klorgass dissosieres homolytically to atomer av klorgass, kreves det energi er energien av dissosiasjon  : . I diagrammet tilsvarer .ΔHD{\ displaystyle \ Delta H_ {D}}E1(VSl2){\ displaystyle E_ {1} (Cl_ {2})}-ΔHD{\ displaystyle - \ Delta H_ {D}}
• Atomisk klorgass mottar 1 elektron og blir , endringen i energi er elektronaffinitet . Det er negativt og kan skrives enten eller hvor AE er den absolutte verdien.VSl-{\ displaystyle Cl ^ {-}}ΔHPÅE{\ displaystyle \ Delta H_ {AE}}-PÅE{\ displaystyle -AE}
• Vi har fremdeles formasjonsenergien , som representerer energien som mottas eller absorberes under dannelsen av natriumklorid fra elementene i den opprinnelige tilstanden (enten metallisk natrium og gassformig klor):ΔHf{\ displaystyle \ Delta H_ {f}}

Vi kan endelig skrive balansen slik:

Er=ΔHsubl+ΔHJegoikke+12ΔHD-PÅE-ΔHf{\ displaystyle E_ {r} = \ Delta H_ {subl} + \ Delta H_ {ion} + {\ frac {1} {2}} \ Delta H_ {D} -AE- \ Delta H_ {f}}

Skjematisk fremstilling av syklusen