Born-Haber cykel

Born-Haber-cykeln är ett entalpidiagram som gör det möjligt, baserat på Hess-lagen , att bestämma energin för bildandet av ett kristallgitter [1] . Uppkallad efter de tyska forskarna Max Born och Fritz Haber , som utvecklade den 1919. Med dess hjälp, på basis av experimentellt kända värden (entalpier för bildning av materia, energier (potentialer) för jonisering , elektronaffinitet , atomisering ) hitta entalpin för interaktion mellan gasformiga joner och bildandet av en kristallämnen, eller, med andra ord, den energi som krävs för att förstöra en jonkristall till gasformiga joner. Behovet av att introducera begreppet "kristallgitterenergi" beror på det faktum att denna energi inte sammanfaller med den som frigörs under bildandet av en molekyl, eftersom, förutom den elektrostatiska attraktionen av deras "närmaste" motjoner (som, till exempel, i fallet med CsCl , i kristallen finns det inte 1, utan 8 ), jonen interagerar också med mer "fjärran" anjoner och katjoner.

Ett exempel på användning av Bourne-Haber-cykeln

Anta att du behöver hitta energin i NaCl- kristallgittret . Innan vi komponerar cykeln, noterar vi att, baserat på definitionen, energin i kristallgittret kan skrivas i följande form:

${\ce {Na+(g) + Cl-(g) -> NaCl(s)))$ , och det finns kris. dec. ${\displaystyle \Delta H_{xp}^{\ominus ))$ $U$

När vi sedan komponerar en cykel får vi det

$U$ dec. kJ/mol [2] [3] , $=-\Delta H_{f}^{\ominus }(NaCl(s))+S_{Na+}+{\frac {1}{2}}D_{Cl2}+I_{Na}-E_{ Cl}$ $=-411.12-108-{\frac {1}{2}}\cdot 242.58-495.8+348.7\approx -787.51$

var är värmen från sublimering (s) till en monoatomisk gas, är dissociationsenergin (g) , är joniseringsenergin (g) är elektronaffiniteten för (g) [3] . ${\displaystyle S_{Na+))$ $Na$ ${\displaystyle D_{Cl2))$ ${\ce {Cl2))$ $I_{Na}$ $Na$ $E_{Cl}$ ${\ce {Cl))$

Andra sätt att hitta energin i kristallgittret

$U$ dec. kan också approximeras med Born-Lande-ekvationen:

U=-{\frac {N_{A}Az^{+}z^{-}e^{2}}{4\pi \epsilon _{0}r_{0}}}\left(1 -{\frac {1}{n}}\right)

var:

N A - Avogadros antal , 6,022 140 76⋅10 23 mol -1 ;
A är Madelung-konstanten (geometrisk koefficient), värdet är relaterat till kristallens strukturella typ (för NaCl - 1,74756);
z + är den numeriska laddningen för katjonen;
z − är anjonens numeriska laddning;
e – elementär laddning (elektronladdning), 1,602 176 6208(98)⋅10 −19 C ;
ε 0 - elektrisk konstant , 8,8541878128(13) 10 −12 m −3 kg −1 s 4 A 2 , eller F m −1 ;
ro är det kortaste interna kärnavståndet mellan en katjon och en anjon i en kristall;
n är det värde som kännetecknar de repulsiva krafterna, vanligtvis i intervallet från 5 till 12, bestämt experimentellt genom att mäta kompressibiliteten hos den joniska kristallen (för NaCl n = 7,5)

Dess nackdel är att den inte tar hänsyn till den kovalenta komponenten av katjon-anjonbindningar, vilket resulterar i att de resulterande kristallgitterenergierna underskattas.

Litteratur

↑ Tamm M. E. Tretyakov Yu. D. Oorganisk kemi / ed. Yu. D. Tretyakova. - 2nd ed., Rev. - M . : Publishing Center "Academy", 2008. - T. 1. - S. 15, 17. - 240 sid. - 1000 exemplar. — ISBN 978-5-7695-5240-3 . — ISBN 978-5-7695-5241-0 .
↑ KW Muir. Macmillans kemiska och fysikaliska data AM James och MP Lord, Macmillan, London, 1992. Sidor xxv + 565. £35,00. ISBN 0-333-51167-0. // talenta. — 1993-10. - T. 40 , nej. 10 . - S. 1584-1584 . — ISSN 0039-9140 . - doi : 10.1016/0039-9140(93)80375-2 .
↑ 1 2 Greenwood, N.N. (Norman Neill). Grundämnenas kemi . — 2:a uppl. - Oxford: Butterworth-Heinemann, 1997. - xxii, 1341 sidor sid. - ISBN 0-7506-3365-4 , 978-0-7506-3365-9.