Comprensión de la Energía Reticular: Concepto, Cálculo y Ejemplos

Energía Reticular

• La energía reticular o energía de red se define como:

Energía necesaria para separar por completo un ion de un compuesto iónico sólido en sus iones en estado gaseoso.

Características

• Es siempre positiva, pues al presentarse la unión de iones como reacción exotérmica, al realizar el proceso inverso se necesita energía, la cual se agrega, convirtiendo el valor en positivo.
• Las unidades empleadas son kJ (kilo Joules).
• Las condiciones estándar deben ser de 25 °C y 1 atm.

Métodos para Calcular la Energía de Red

Ley de Coulomb

La ley de Coulomb, aplicada al cálculo de energía reticular, establece que la energía potencial entre dos iones es directamente proporcional al producto de sus cargas e inversamente proporcional a la distancia que los separa.

E = (Q1 * Q2) / r

Ciclo de Born-Haber

• Proceso por el cual se mide indirectamente la energía reticular, suponiendo que un compuesto iónico se forma en varias etapas.
• Relaciona las energías reticulares de los compuestos iónicos con las energías de ionización, afinidad electrónica y otras propiedades atómicas y moleculares.
• Define las etapas que proceden a la formación de un ion sodio.

Se basa en la ley de Hess.

Análisis de la Energía Reticular del Litio y del Flúor

• 1. Conversión del litio sólido a vapor (la conversión directa de un sólido a un gas se denomina sublimación):

Li(s) → Li(g)     ∆H°₁ = 155.2 kJ

La energía de sublimación del litio es de 155.2 kJ/mol.

• 2. Disociación de ½ mol de F₂ gaseoso en átomos de F gaseoso:

½ F₂(g) → F(g)     ∆H°₂ = 75.3 kJ

Para romper los enlaces en 1 mol de moléculas de F₂ se necesita una energía de 150.6 kJ. Como aquí se rompen los enlaces en medio mol de F₂, el cambio de entalpía es 150.6/2, o 75.3 kJ.

• 3. Ionización de 1 mol de átomos de Li gaseoso:

Li(g) → Li⁺(g) + e^-     ∆H°₃ = 520 kJ

Esta etapa corresponde a la primera ionización del litio.

• 4. Adición de 1 mol de electrones a 1 mol de átomos de F gaseoso. El cambio de energía para este proceso es justo lo contrario de la afinidad electrónica:

F(g) + e^- → F^-(g)                 ∆H°₄ = -328 kJ

• 5. Combinación de 1 mol de Li⁺ y 1 mol de F^- para formar 1 mol de LiF sólido:

Li⁺(g) + F^-(g) → LiF(s)               ∆H°₅ = ? kJ

La inversa de la etapa 5:

Energía + LiF(s) → Li⁺(g) + F^-(g)

Define la energía reticular de LiF. Entonces, la energía reticular debe tener la misma magnitud que ∆H°₅, pero con signo contrario.

• Calculando con el siguiente procedimiento:

1. Li(s) → Li(g)                         ∆H°₁ = 155.2 kJ

2. ½ F₂(g) → F(g)                  ∆H°₂ = 75.3 kJ

3. Li(g) → Li⁺(g) + e^-               ∆H°₃ = 520 kJ

4. F(g) + e^- → F^-(g)               ∆H°₄ = -328 kJ

5. Li⁺(g) + F^-(g) → LiF(s)           ∆H°₅ = ? kJ

Entonces:

Li(s) + ½ F₂(g) → LiF(s)               ∆H°_global = -594.1 kJ

• De acuerdo con la ley de Hess, se escribe:

∆H°_global = ∆H°₁ + ∆H°₂ + ∆H°₃ + ∆H°₄ + ∆H°₅

Por tanto, despejando:

∆H°₅ = -1017 kJ

Dando como energía reticular un resultado de:

Energía reticular de LiF = 1017 kJ/mol.

Algunas energías reticulares...