Ciclo de Born-Haber

5.      A partir del esquema del ciclo de Born-Haber para el fluoruro de sodio:

a)  Nombra las energías implicadas en los procesos 1, 2 y 3.

b)  Nombra las energías implicadas en los procesos 4, 5 y 6.

c)   Justifica si son positivas o negativas las energías implicadas en los procesos 1, 2, 3, 4 y 5.

d)  En función del tamaño de los iones justifica si la energía reticular del fluoruro de sodio será mayor o menor, en valor absoluto, que la del cloruro de sodio. Justifica la respuesta.

a)  En el proceso 1 se necesita energía para sublimar el sodio desde su estado sólido hasta el estado gaseoso: . En el proceso 2 necesitamos energía para disociar el flúor, que en estado natural es diatómico: . En el proceso 3, de nuevo necesitamos más energía para arrancar un electrón de la última capa del sodio que ya se encuentra en estado gaseoso; es la primera energía de ionización del elemento: .

b)  En el proceso 4, el flúor gana un electrón para formar el anión fluoruro, desprendiéndose energía; es la primera afinidad del flúor: . En el proceso 5 se establece la red iónica a partir de los iones en estado gaseoso, liberándose la energía de red: . El proceso 6 hace referencia a la energía que también se desprende en la reacción de formación de la red a partir de sus elementos en estado natural: .

c)  Siguiendo el criterio de signos egoísta, en el que se considera que las energías positivas ceden energía del sistema y las negativas absorben energía del entorno, se puede decir que las energías implicadas en los procesos 1, 2 y 3 son positivas, ya que el aporte de energía se hace sobre el sistema. El sistema absorbe energía para sublimar el sodio y posteriormente arrancar un electrón de su última capa y para disociar la molécula de flúor gas. Mientras que las energías implicadas en los procesos 4 y 5 son negativas, ya que en dichos procesos es el sistema el que libera energía en forma de calor. El sistema cede energía al incorporar un electrón a la última capa del átomo de flúor y también en la formación de la red iónica.

d)  La energía reticular es inversamente proporcional al tamaño de los iones, ya que cuanto mayor sea su radio, mayor será la distancia interiónica. Como el ion fluoruro es menor que el ion cloruro, al encontrarse en un período menor, la energía reticular del NaF será mayor que la del NaCl.