Born-Haber-Zyklus

Der Born-Haber - Zyklus oder Born-Fajans-Haber - Zyklus , ist eine Technik zum Berechnen der Gitterenergie (Kristallisationsenthalpie) einen Ionenkristalls . Es basiert auf der Arbeit des deutschen Physikers Max Born , des deutschen Chemikers Fritz Haber und des polnischen Physikochemikers Kazimierz Fajans .

Die Stabilität eines Kristalls ist durch seine retikuläre Energie gekennzeichnet . Letzteres stellt die Energiemenge dar, die erforderlich ist, um ein Mol eines kristallisierten Feststoffs in der Gasphase in seine Ionenbestandteile zu zersetzen . Je größer der, desto stabiler der Feststoff. Im folgenden Diagramm entspricht das Negativ der Gitterenergie . E.r{\ displaystyle E_ {r}}E.r{\ displaystyle E_ {r}}U.0{\ displaystyle U_ {0}}- -E.r{\ displaystyle -E_ {r}}

Berechnungsbeispiel

Das klassische Beispiel ist das Natriumchlorid- NaCl-Netzwerk. Die retikuläre Energie entspricht der Energie, die während der Bildung des NaCl-Netzwerks aus den Ionen und im gasförmigen Zustand freigesetzt wird . Hier sind die verschiedenen Schritte, die erforderlich sind, um metallisches Natrium und gasförmiges Chlor ( ) in einen Natriumchloridkristall umzuwandeln : NICHTbeim+{\ displaystyle Na ^ {+}}VSl- -{\ displaystyle Cl ^ {-}}NICHTbeim{\ displaystyle Na}VSl2{\ displaystyle Cl_ {2}}

• Das feste metallische Natrium wird in gasförmiges Natrium umgewandelt, die für diese Umwandlung erforderliche Energie entspricht der Sublimationsenthalpie  :ΔH.subl{\ displaystyle \ Delta H_ {subl}}
• Das atomare Natrium Gas wird in Ionen ionisiert , die Energie , die erforderlich ist die Enthalpie der Ionisierung  :NICHTbeim+{\ displaystyle Na ^ {+}}ΔH.ichÖnicht{\ displaystyle \ Delta H_ {ion}}
• Chlorgas dissoziiert homolytisch zwei Atome von Chlorgas, die erforderliche Energie ist die Energie der Dissoziation  : . Im Diagramm entspricht .ΔH.D.{\ displaystyle \ Delta H_ {D}}E.1((VSl2){\ displaystyle E_ {1} (Cl_ {2})}- -ΔH.D.{\ displaystyle - \ Delta H_ {D}}
• Atomic Chlorgas empfängt 1 Elektron und wird , die Änderung der Energie ist Elektronenaffinität . Es ist negativ und kann entweder geschrieben werden oder wobei AE der absolute Wert ist.VSl- -{\ displaystyle Cl ^ {-}}ΔH.BEIME.{\ displaystyle \ Delta H_ {AE}}- -BEIME.{\ displaystyle -AE}
• Wir haben immer noch die Bildungsenergie , die die Energie darstellt, die während der Bildung von Natriumchlorid von den Elementen im nativen Zustand (entweder metallisches Natrium oder gasförmiges Chlor) erhalten oder absorbiert wird:ΔH.f{\ displaystyle \ Delta H_ {f}}

Wir können die Bilanz endlich so schreiben:

E.r=ΔH.subl+ΔH.ichÖnicht+12ΔH.D.- -BEIME.- -ΔH.f{\ displaystyle E_ {r} = \ Delta H_ {subl} + \ Delta H_ {ion} + {\ frac {1} {2}} \ Delta H_ {D} -AE- \ Delta H_ {f}}

Schematische Darstellung des Zyklus