Compuestos iónicos Ciclo de Born y Haber

Presentación del tema: "Compuestos iónicos Ciclo de Born y Haber"— Transcripción de la presentación:

1 Compuestos iónicos Ciclo de Born y Haber

2 enlace ENLACE IÓNICO: se da entre metal y no-metal. Transferencia de uno o varios electrones del elemento de baja electronegatividad (el metal) al elemento de alta electronegatividad (el no- metal. Se forman cationes (+) y aniones (-) que se atraen electrostáticamente. Estructura de red cristalina iónica. Son sólidos, altos p. fusión y ebullición, conducen la corriente fundidos y disueltos, son solubles en agua. Valencia iónica de un elemento es la carga que adquieren sus átomos al convertirse en iones positivos o negativos (ceden o ganan electrones para adquirir configuración de gas noble. (Ej Ca +2 Br -1 → compuesto será CaBr2.)Índice de coordinación de un ión en una red cristalina iónica es el nº de iones de signo contrario que le rodean a la misma distancia (Ej en el Na Cl es 6 lo que indica 6 Na+ rodean a cada Cl- y viceversa).

3 Un compuesto formado por dos elementos será iónico cuando existe una gran diferencia de electronegatividad entre ellos (Metal y No metal). Son sólidos a temperatura ambiente y forman redes iónicas. Aplicaremos el ciclo de Born-Haber para determinar la energía de red o reticular de un compuesto iónico formado por un elemento alcalino y un halógeno. A continuación se trata de entender como afecta a la energía de red de los compuestos iónicos los tamaños relativos de los iones (LiF-KF) y las cargas de los mismos (KF-CaO). La energía de red está relacionada con las propiedades físicas de estos compuestos influyendo en los puntos de fusión en el proceso de disolución de un compuesto iónico en agua y en su conductividad eléctrica. NaCl

4 Solubilidad de iones en disolventes polares Fragilidad

5 Estándares de aprendizaje evaluables (LOMCE) Concreción currículo ( ) Bloque 2. Origen y evolución de los componentes del universo 25% 2.9.3 Aplica el ciclo de Born-Haber para el cálculo de la energía reticular de cristales iónicos Aplica el ciclo de Born-Haber para determinar la energía de red de un compuesto iónico formado por un elemento alcalino y un halógeno LOE

6 Na+ (g) + Cl– (g)  NaCl (s)
Energía reticular o energía de red en los compuestos iónicos (Hret o U) Es la energía desprendida en la formación de un mol de un compuesto iónico sólido a partir de sus iones en estado gaseoso. Na+ (g) + Cl– (g)  NaCl (s)

7 Energía de red (reticular) en los compuestos iónicos (Hret o U)
Es la energía desprendida en la formación de un mol de un compuesto iónico sólido a partir de sus iones en estado gaseoso. La energía de red o reticular es difícil de determinar experimentalmente por lo que se recurre a métodos indirectos aplicando la ley de Hess. Es lo que se conoce como ciclo de Born y Haber. La ley de Hess la hemos estudiado en el tema de Termoquímica de 1º de bachiller.

8 Repaso (la ley de Hess no entra como tal y el problema siempre se resolverá a partir del ciclo de Born-Haber) La Ley de Hess, es un método indirecto de calcular el Calor de Reacción ó Entalpia de Reacción. La ley de Hess se puede enunciar como sigue:cuando los reactivos se convierten a productos, el cambio de entalpía es el mismo, independientemente de que la reacción se efectúe en una paso o en una serie de pasos. 1º Bach

9 2º Bach Ciclo de Born-Haber

10 Modelo EBAU 2017 propuesto como ejemplo en la reunión de coordinación
La resolución de estos problemas es bastante sencilla si se presta atención y se entienden todos los datos que son muchos.

11 Na+ (g) + Cl– (g)  NaCl (s)

12 Lo importante es tener claro los dos caminos,
el directo, el de la formación a partir de los elementos en sus condiciones estándar y el indirecto desde los elementos hasta llegar a los iones para a partir de ellos formar la red cuya energía es la que buscamos.

13 Personalmente no me gusta como los resuelven en la EBAU poniendo unas flechas para arriba cuando la energía es absorbida y para abajo cuando es desprendida. Me resulta más sencillo hacer el ciclo como en el dibujo con todas las flechas igual y tener en cuenta el signo de cada energía cuando se suma.

14 Entalpía estándar de formación del NaBr(s).
Entalpía de sublimación del sodio metálico Entalpía de vaporización del bromo líquido Entalpía de disociación del Br2(g). Primera energía de ionización del Na(g) Afinidad electrónica del Br(g) Atención al signo de cada proceso que indicará si la energía es absorbida (+) o desprendida (-)

15 Ciclo de Born-Haber del LiF

16 Ciclo de Born-Haber del LiF

17 Ciclo de Born y Haber La reacción global de formación de Li F es:
Li (s) + ½ F2 (g)  LiF (s) (Hf= -594,1 kJ) que puede considerarse suma de las siguientes reacciones: Li (s)  Li (g) (Hsubl = +155,2 kJ) ½ F2 (g)  F (g) (½ Hdis= +75,3 kJ) F (g)  F– (g) ( HAE = –333 kJ) Li (g)  Li+ (g) ( HEI = +520 kJ) Li+ (g) + F– (g)  LiF (s) (Hret = ?) Hret = Hf – (Hsubl + ½ Hdis + HAE + HEI)

18 Ciclo de Born y Haber La reacción global de formación de NaCl es:
Na (s) + ½ Cl2 (g)  NaCl (s) (Hf = –411’1 kJ) que puede considerarse suma de las siguientes reacciones: Na (s)  Na (g) (Hsubl = +107’8 kJ) ½ Cl2 (g)  Cl (g) (½ Hdis= +121’3 kJ) Cl (g)  Cl– (g) (AHAE = –348’8 kJ) Na (g)  Na+ (g) (AHEI = +495’4 kJ) Na+ (g) + Cl– (g)  NaCl (s) (Hret = ?)

19 Ejemplo no para PAU ΔHf

20 Junio 2010 específica modelo B

21 JUNIO FG 2010 Modelo A

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24 2010 Andalucía Se supone que los sólidos cristalinos NaF, KF y LiF cristalizan en el mismo tipo de red. a) Escribe el ciclo de Born-Haber para el NaF. b) Razona como varía la energía reticular de las sales mencionadas. c) Razona como varían las temperaturas de fusión de las citadas sales.

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27 Cuestiones Energía de red
Predecir o justificar diferencias

28 Calculo de la energía de red No entra pero es útil para razonar
La carga de los iones está en el numerador y la distancia entre ellos en el denominador. La entalpía de red de un compuesto iónico aumenta, en valor absoluto, (presenta un valor más negativo) al aumentar la carga de los iones y disminuye (presenta un valor menos negativo) al aumentar la distancia entre ellos.

29 Compuesto Energía de red (kJ/mol ) LiF - 1037 NaF -926 KF -821
B. En estado sólido los compuestos KF y CaO presentan el mismo tipo de estructura cristalina y distancias interiónicas similares. Sin embargo, los valores de las energías de red son: ΔHred(KF) = kJ mol-1 y ΔHred(CaO) = kJ mol-1. Indique, de forma razonada, el factor, o factores, que justifican la diferencia existente entre los dos valores de energía de red. (1,0 punto) B. Dados los siguientes compuestos: KF(s) y CaO(s) indique el que presenta el valor más negativo de la entalpía de red. Justifique su respuesta. Suponga que los dos compuestos presentan la misma estructura cristalina y que las distancias entre los iones en cada compuesto son: d(Ca-O) = 240 pm d(K-F) = 271 pm. (1,0 punto) B. Explique la diferencia en los valores de la energía de red del LiF(s) (1030 kJ mol-1) y del KF(s) (808 kJ mol-1), si ambos presentan el mismo tipo de estructura cristalina. Indique, de forma razonada, el compuesto que presentará un valor mayor del punto de fusión normal . (1,0 punto)

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31 B. En estado sólido los compuestos KF y CaO presentan el mismo tipo de estructura cristalina y distancias interiónicas similares. Sin embargo, los valores de las energías de red son: ΔHred(KF) = kJ mol-1 y ΔHred(CaO) = kJ mol-1. Indique, de forma razonada, el factor, o factores, que justifican la diferencia existente entre los dos valores de energía de red. (1,0 punto) La entalpía de red de un compuesto iónico aumenta, en valor absoluto, (presenta un valor más negativo) al aumentar la carga de los iones y disminuye (presenta un valor menos negativo) al aumentar la distancia entre ellos. (0,25 puntos) En este caso, la carga de los iones que forman los dos compuestos son diferentes (K+, Ca2+, F-, O2-), siendo en el CaO el doble que en el KF. Teniendo en cuenta el factor carga, la entalpía de red del CaO será más negativa que la correspondiente al KF. (0,25 puntos) La distancia Ca-O es menor que la distancia K-F, por lo que la entalpía de red del CaO será más negativa que la entalpía de red del KF. (0,25 puntos) En consecuencia, la entalpía de red del CaO será más negativa que la entalpía de red del KF. (0,25 puntos)