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Ciclo de Born Haber

El enlace ionico se produce por fuerzas electrostáticas entre iones positivos y negativos ; entre elementos muy electropositivos (metales) y muy electronegativos (no metales)

Un enlace iónico exige como proceso previo la ionización de los átomos ; por ello, se formarán preferentemente entre átomos que se ionizen fácilmente : con baja energía de ionizazión y con alta afinidad electrónica.

El compuesto formado debe ser eléctricamente neutro : el nº de electrones que un átomo pierde debe ser igual al nº de electrones que gane el otro. Se llama VALENCIA IONICA o ELECTROVALENCIA al nº de electrones que un elemento gana o pierde para formar un compuesto iónico.

Cada ion ejercerá una atracción en torno suyo extendida en todas direcciones, provocando que se sitúen a su alrededor cierto número de iones de carga opuesta ; por ello, los compuestos que establecen este tipo de enlaces se encuentran en la naturaleza formando CRISTALES IONICOS ; redes cristalinas caracterizadas por poseer en sus nudos los iones positivos o negativos. Cuan do se ionizan los átomos, se crea en torno a ellos un campo eléctrico, rodeándose de iones del signo contrario hasta compensarlo.

Esa estructura hace que para un compuesto ionico no pueda hablarse de moléculas propiamente dichas ; de la misma forma se hace impropio hablar de peso molecular, reemplazándose por “peso fórmula”, haciendo referencia al peso de los átomos de la unidad estructural de un cristal. La fórmula de un compuesto ionico sólo indica la cantidad de iones de cada clase necesarios para que el cristal sea eléctricamente neutro.

Se llama INDICE O NUMERO DE COORDINACION al nº de iones de un determinado signo que rodean a un ion de signo contrario ; este nº y el tipo de red que se obtiene depende de la carga y del tamaño de los iones.
(Ejemplos :      NaCl, índice de coordinación 6 :6 ; cada ion de Cl se rodea de 6 iones de Na y viceversa
CsCl, índice de coordinación 8 :8 ; cada ion de Cs se rodea de 8 iones de Cl y viceversa.
CaF2, índice 8 :4 ; El Ca se rodea de 8 iones de F, y cada ion de F se rodea de 4 iones de Ca.)

Se llama ENERGIA DE RED O ENERGIA RETICULAR a la energía que se desprende al formarse un mol de compuesto iónico a partir de sus iones ; esta energía es directamente proporcional a la carga de los iones e inversamente proporcional a sus radios.

En la formación de un compuesto iónico intervienen fundamentalmente los siguientes procesos energéticos.

  • Energía de ionización, la necesaria para formarse iones + cuando los átomos están en estado gaseoso(EA).
  • Afinidad electrónica, la que se desprende al formarse iones - (AI).
  • Energía de red, se desprende al atraerse los dos iones formados (U).

El cálculo de la energía de red se realiza de manera teórica mediante la aplicación del CICLO DE BORN - HABER , basado en que es posible llegar a la formación de un cristal iónico por dos caminos distintos :

  • Por la unión directa de los elementos, desprendiéndose el correspondiente calor de formación( - Qf) del compuesto.
  • Por un camino indirecto que conlleva los siguientes pasos :

Sublimación del metal(S).
Disociación del no metal(D)
Ionización de ambos elementos.
Atracción de los iones para formar el compuesto.
Ejemplo de ciclo para un metal alcalino(M) y un no metal halógeno(X2) :


Ciclo de Born Haber

 

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Ciclo de Born Haber

PROPIEDADES DE LOS COMPUESTOS IONICOS :

    • Puntos de fusión y de ebullición :Son altos y directamente proporcionales a la energía de red. Sustancias iónicas de gran carga y pequeño radio fundirá, a temperaturas muy altas.
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    • Dureza :Definida como la dificultad que ofrecen a ser rayados, a mayor energía de red, mayor dureza de los cristales iónicos.
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    • Densidad :Son compuestos muy compactos, los iones están muy próximos y ocupan poco volumen : tienen densidades elevadas.
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    • Solubilidad :Son muy solubles en disolventes polares como el agua. Los iones se rodean, inmersos los cristales en un disolvente, de moléculas de éste orientadas por el extremo del dipolo con carga opuesta al ion (Solvatación), aportando una energía que es superior a la de red, por lo que los iones se separan y el cristal se disuelve. A mayor energía de red, por tanto, menor solubilidad.
    •  
    • Conductividad eléctrica :Los compuestos iónicos conducen la corriente eléctrica en estado fundido o disuelto, pero no en estado sólido. Si en una disolución de un compuesto iónico se introducen dos electrodos, la disolución es conductora y se denomina solución electrolítica, y a los solutos que las producen, electrolítos.

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