9701 #A2 Химическая энергетика: энергия кристаллической решетки и цикл Борна-Хабера #химия #9701 ...

Описанный в источниках «весь процесс» относится к использованию циклов Борна-Хабера для определения энергии кристаллической решетки ионных соединений. Поскольку энергию кристаллической решетки нельзя измерить непосредственно в ходе одного эксперимента, в этом цикле применяется закон Гесса для ее расчета с использованием различных экспериментальных изменений энтальпии. 1. Определение энергии кристаллической решетки Энергия кристаллической решетки ($\Delta H_{latt}^\ominus$) — это изменение энтальпии, которое происходит при образовании 1 моля ионного соединения из его газообразных ионов в стандартных условиях. Этот процесс всегда экзотермический (отрицательный), поскольку энергия выделяется при соединении ионов противоположных зарядов для образования стабильной кристаллической решетки. 2. Пошаговое построение цикла Для расчета энергии кристаллической решетки элементы должны быть преобразованы из стандартных состояний в газообразные ионы посредством ряда этапов: Атомизация металла: Твердый металл превращается в газообразные атомы (ΔH sub at /sub ). Это эндотермический процесс. Ионизация металла: Газообразные атомы металла теряют электроны, превращаясь в газообразные катионы. Для этого требуется энергия ионизации (ИЭ). Атомизация неметалла: Неметаллический элемент (часто двуатомный газ, например, Cl sub 2 /sub ) превращается в газообразные атомы (ΔH sub at /sub ). Ионизация неметалла: Газообразные атомы неметалла приобретают электроны, превращаясь в газообразные анионы. Для этого требуется сродство к электрону (СЭ). В то время как первое сродство к электрону обычно экзотермично, последующие сродства к электрону (образующие ионы, такие как $O^{2-}$) являются эндотермичными из-за отталкивания между входящим электроном и отрицательным ионом. Образование кристаллической решетки: Газообразные катионы и анионы объединяются, образуя твердое ионное соединение, высвобождая энергию кристаллической решетки. 3. Диаграммы энергетических уровней и расчеты Этот процесс лучше всего представить в виде диаграммы энергетических уровней. На этих диаграммах: Стрелки вверх обозначают эндотермические этапы, на которых поглощается энергия (например, атомизация и ионизация). Стрелки вниз обозначают экзотермические этапы, на которых высвобождается энергия (например, энтальпия образования, первое сродство к электрону и энергия кристаллической решетки). Стандартное изменение энтальпии образования ($\Delta H_f^\ominus$) — изменение энергии при образовании соединения из его элементов в стандартных состояниях — служит «прямым путем». Согласно закону Гесса, этот прямой путь равен сумме всех отдельных этапов «непрямого пути» (цикла Борна-Хабера). 4. Итоговый расчет Энергию кристаллической решетки можно найти, перегруппировав следующее соотношение: ΔHf = сумма всех промежуточных изменений энтальпии + ΔH sub решетки /sub При выполнении этих расчетов крайне важно учитывать стехиометрию соединения (например, удвоение энергии атомизации и сродства к электрону, если в MgCl sub 2 /sub присутствуют два хлорид-иона) и правильные знаки (положительные или отрицательные) каждого изменения энтальпии. #химия #9701 #0620