Energía del enlace iónico. Ciclo Born Haber y ecuación de Born-Landé

La energía de red o energía reticular indica la fortaleza de un cristal iónico y por tanto de ella dependen sus propiedades. Su unidad es el kJ/mol. La energía reticular, Ur o ΔHred, se define como la energía liberada (-) en la formación de un compuesto iónico a partir de sus iones gaseosos:
  Aniones (g) + Cationes (g)  → Compuesto iónico (s)

Ejemplo: Na+(g) + Cl- (g) → NaCl (s)     ΔHred = - 787 kJ/mol < 0


En módulo coincide con la energía requerida (+) para separar 1 mol de un compuesto iónico (sólido) en sus iones gaseosos.
Ejemplo: 1 mol KCl (s)  → 1 mol K+ (g) + 1 mol Cl- (g)    ΔHred = + 699 kJ/mol > 0 


- La energía reticular no se puede calcular directamente, pudiendo ser hallada de dos formas:
a) Ecuación de Born-Landé: permite calcular la energía de red, Ur o ΔHred, de un compuesto iónico cristalino. La estabilidad del compuesto aumenta al hacerse más negativa la energía de red, lo que sucede al aumentar la carga de los iones (Z1 y Z2) y disminuir la distancia interiónica (do).
Fuente: https://www.quimitube.com/wp-content/uploads/2012/10/ecuacion-de-born-lande.png



b) Ciclo de Born-Haber: se basa en los procesos cíclicos termodinámicos en los que el balance energético solo depende del punto inicial y final (es independiente del camino seguido), permitiendo calcular cualquiera de las energías implicadas en el proceso a partir del resto. Los pasos a seguir son:

CAMINO 1: Sentido horario (5 etapas - ver imagen)
  1. Se parte de los elementos en su estado estable (sólido, líquido o gas).
  2. Se llevan a estado gaseoso aportando energía.
    • Sólidos (Na) por sublimación (ΔHsublimación > 0).
    • Moléculas diatómicas (Cl2) por disociación (ΔHdisociación > 0).
  3. Los elementos en estado gaseoso son ionizados aportando energía.
    • Metales (Na) pasan a ser cationes Na+ por ionización (quitamos electrones).
    • No metales (Cl) se transforman en aniones Cl- por afinidad electrónica (captan electrones al ser muy electronegativos).
  4. Se forma la red cristalina espontáneamente (ΔHred < 0)
Ciclo Born-Haber para el NaCl. Observar que no depende del camino seguido (sentido horario o antihorario).


CAMINO 2: Sentido antihorario (1 etapa)

La entalpía estándar de formación ΔHof se define como el calor absorbido o cedido cuando se forma 1 mol de un compuesto a partir de sus elementos en estado estándar (105 Pa y 298 K).
Ejemplo: Na (s) + ½ Cl2 (g) → NaCl (s)     ΔHof = - 410,7 kJ/mol < 0 

Se igualan los dos procesos y se despeja la energía que nos pidan (ΔHf, ΔHdis, ΔHsub,  ΔHred, etc).