Born-Haber döngüsü - Born–Haber cycle

Born-Haber döngüsü Reaksiyon, analiz için bir yaklaşımdır enerjileri . Adını 1919'da geliştiren iki Alman bilim adamı Max Born ve Fritz Haber'den almıştır. Ayrıca Kasimir Fajans tarafından bağımsız olarak formüle edilmiş ve aynı derginin aynı sayısında eşzamanlı olarak yayınlanmıştır. Döngü, bir metalin (genellikle bir Grup I veya Grup II elementi) bir halojen veya oksijen gibi metal olmayan başka bir elementle reaksiyonundan iyonik bir bileşiğin oluşumu ile ilgilidir .

Born-Haber döngüleri, esas olarak , başka türlü doğrudan ölçülemeyen kafes enerjisini (veya daha kesin olarak entalpi ) hesaplamanın bir yolu olarak kullanılır . Kafes entalpi olan entalpisi gaz halindeki iyonların, bir iyonik bileşik oluşumuna katılan değişiklik (bir ekzotermik işlem ) ya da bazen gaz iyonlarına iyonik bileşiği (bir kırmak için enerji olarak tanımlanır endotermik süreç ). Bir Born-Haber çevrimi uygulanır Hess kanunu karşılaştırarak örgü toplu ısısı hesaplamak için standart oluşum entalpi değişimi entalpi gaz halindeki iyonların yapmak için gerekli için (elementlerden) iyonik bileşiğin elemanları .

Bu ikinci hesaplama karmaşıktır. Elementlerden gaz iyonları yapmak için elementleri atomize etmek (her birini gaz atomuna dönüştürmek) ve ardından atomları iyonize etmek gerekir. Element normalde bir molekül ise, o zaman önce onun bağ ayrışma entalpisini düşünmeliyiz (ayrıca bkz . Bağ enerjisi ). Bir katyon yapmak için bir veya daha fazla elektronu uzaklaştırmak için gereken enerji , ardışık iyonlaşma enerjilerinin bir toplamıdır ; örneğin, Mg2 ^{+ '} yi oluşturmak için gereken enerji, birinci elektronu Mg'den çıkarmak için gereken iyonizasyon enerjisi artı ikinci elektronu Mg ^+' dan çıkarmak için gereken iyonizasyon enerjisidir . Elektron afinitesi , bir negatif iyon oluşturmak için gaz halindeki nötr bir atoma veya moleküle bir elektron eklendiğinde salınan enerji miktarı olarak tanımlanır.

Born-Haber döngüsü yalnızca belirli alkali halojenürler gibi tam iyonik katılar için geçerlidir . Çoğu bileşik, kimyasal bağa ve genişletilmiş Born – Haber termodinamik döngüsüyle temsil edilen kafes enerjisine kovalent ve iyonik katkılar içerir. Genişletilmiş Born-Haber döngüsü, kutupsal bileşiklerin polaritesini ve atomik yüklerini tahmin etmek için kullanılabilir.

Örnekler

LiF oluşumu

Lityum florür oluşumunun standart entalpi değişimi için Born – Haber döngüsü . ΔH _latt , metinde U _L'ye karşılık gelir . Aşağı doğru ok "elektron ilgisi" negatif miktarı –EA _F gösterir , çünkü EA _F genellikle pozitif olarak tanımlanır.

Lityum florür (LiF) elementlerinden lityum ve florin kararlı formlarında oluşum entalpisi diyagramda beş adımda modellenmiştir:

1. Lityum atomizasyon entalpisinin entalpi değişimi
2. Lityumun iyonlaşma entalpisi
3. Flor atomizasyon entalpisi
4. Florun elektron afinitesi
5. Kafes entalpi

Aynı hesaplama, lityum dışındaki herhangi bir metal veya flor dışında herhangi bir metal olmayan için de geçerlidir.

İşlemin her adımı için enerjilerin toplamı, metal ve metal olmayan oluşum entalpisine eşit olmalıdır . ${\ displaystyle \ Delta H_ {f}}$

${\ displaystyle \ Delta H_ {f} = V + {\ frac {1} {2}} B + {\ mathit {IE}} _ {{\ ce {M}}} - {\ ce {EA}} _ {{ \ ce {X}}} + U_ {L}}$

• V , metal atomları için süblimasyon entalpisidir (lityum)
• B (F _2'nin ) bağ enerjisidir . Oluşum reaksiyonu Li + 1/2 F ₂ → LiF olduğu için 1/2 katsayısı kullanılır .
• ${\ displaystyle {\ ce {{\ mathit {IE}} _ {M}}}}$ bir iyonizasyon enerjisi metal atomunun: ${\ displaystyle {\ ce {{M} + {\ mathit {IE}} _ {M} -> {M +} + e ^ {-}}}}$
• ${\ displaystyle {\ ce {{\ mathit {EA}} _ {X}}}}$ bir elektron eğilimi olmayan metal atomu X (flor)
• ${\ displaystyle U_ {L}}$ olan kafes enerjisi (burada ekzotermik olarak tanımlanır)

Oluşumun net entalpisi ve beş enerjinin ilk dördü deneysel olarak belirlenebilir, ancak kafes enerjisi doğrudan ölçülemez. Bunun yerine, örgü enerjisi, Born-Haber çevrimindeki diğer dört enerjinin oluşumun net entalpisinden çıkarılmasıyla hesaplanır.

Döngü kelimesi , örnekte LiF (ler) ile başlayıp biten döngüsel bir süreç için toplam entalpi değişiminin sıfıra eşitlenebileceği gerçeğini ifade eder. Bu yol açar

${\ displaystyle 0 = - \ Delta H_ {f} + V + {\ frac {1} {2}} B + {\ mathit {IE}} _ {{\ ce {M}}} - {\ mathit {EA}} _ {{\ ce {X}}} + U_ {L}}$

bu önceki denkleme eşdeğerdir.

NaBr oluşumu

Sıradan sıcaklıklarda, Na katıdır ve Br ₂ sıvıdır, denkleme buharlaşma ısısı eklenir:

${\ displaystyle \ Delta H_ {f} = V + {\ frac {1} {2}} B + {\ frac {1} {2}} \ Delta _ {vap} H + {\ mathit {IE}} _ {{\ ce {M}}} - {\ ce {EA}} _ {{\ ce {X}}} + U_ {L}}$

• ${\ displaystyle \ Delta _ {vap} H}$ Br buharlaşma entalpisi olan ₂ kJ / mol.

Ayrıca bakınız

• İyonik bileşik
• İyonik sıvılar
• Hess yasası

Notlar

Referanslar

Dış bağlantılar

• Born-Haber Döngüsünde ChemGuy