Ciclo de Born-Haber

O Ciclo de Born-Haber é uma proposta para analisar a energia envolvida numa reação, desenvolvida em 1917 pelos cientistas alemães Max Born e Fritz Haber.

O ciclo de Born-Haber envolve a formação de um composto iônico a partir da reação de um metal (frequentemente um elemento do grupo 1 ou grupo 2) com um ametal. O ciclo de Born-Haber é usado principalmente como um método para calcular a entalpia reticular, a qual não pode ser mensurada diretamente.

A entalpia reticular é a formação de um composto iônico a partir de íons gasosos. Alguns químicos a definem como a energia necessária para quebrar o composto iônico, transformando-o em íons gasosos. A definição anterior é invariavelmente exotérmica, e a posterior endotérmica.

Um ciclo de Born-Haber calcula a entalpia reticular comparando a entalpia de formação do composto iônico (a partir dos elementos) com a entalpia necessária para transformá-los nos íons gasosos dos elementos. Esta é uma aplicação da lei de Hess.

É esse último cálculo que é complexo. Para fazer íons gasosos de elementos é necessário atomizar os elementos (transformar cada um em átomos gasosos) e então ionizar os átomos. Se o elemento é normalmente uma molécula, então temos que considerar sua entalpia de dissociação. A energia envolvida para remover elétrons, formando cátions, é chamada energia de ionização. A entalpia da adição de elétrons, transformando o átomo em ânion, é chamada de eletroafinidade.

Ciclo de Born-Haber para a formação de floreto de lítio

Explicação do diagrama

1. Entalpia de atomização do metal (nesse caso o lítio)
2. Entalpia de ionização do metal
3. Entalpia de atomização do ametal (nesse caso o floreto)
4. Eletroafinidade do ametal
5. Entalpia reticular

A soma das energias de cada passo do processo deve ser igual à entalpia de formação do metal e do ametal, $\mathrm{\Delta }{\text{H}}_{\text{f}}$.

$\mathrm{\Delta }{\text{H}}_{\text{f}}=\text{V}+\frac{1}{2}\text{B}+{\text{IE}}_{\text{M}}-{\text{EA}}_{\text{X}}-{\text{U}}_{\text{L}}$

$V$ é a entalpia de vaporização para metais

$B$ é a energia de ligação

${\text{IE}}_{\text{M}}$ é a energia de ionização para metais $\text{M}+{\text{IE}}_{\text{M}}\to {\text{M}}^{+}+{\text{e}}^{-}$

${\text{EA}}_{\text{X}}$ é a afinidade eletrônica do ametal X

${\text{U}}_{\text{L}}$ é a energia reticular

A entalpia líquida de formação e as primeiras quatro entre as cinco energias podem ser determinadas experimentalmente, mas a energia reticular não pode ser diretamente medida. Em vez disso, a energia reticular é calculada subtraindo-se as outras quatro energias do ciclo de Born-Haber da entalpia líquida de formação.

Ver também

• Composto iônico
• Líquido iônico