Enerxía reticular

Cristal de cloruro de sodio (NaCl).

A enerxía reticular ou enerxía de rede é a enerxía requirida para separar completamente un mol dun composto iónico nos seus ións gasosos, é dicir, con outras palabras, é a enerxía que se obtería da formación dun composto iónico a partir dos seus ións gasosos. Mostra a estabilidade da rede cristalina. Presenta dimensións de enerxía/mol e as mesmas unidades que a entalpía estándar ($\Delta H^{o}$), é dicir kJ/mol.

Non é posible medir a enerxía reticular directamente, mais se se coñece a estrutura e composición dun composto iónico, pode calcularse, ou estimarse, mediante a ecuación que proporciona o modelo iónico e que se basea entre outras leis na Lei de Coulomb. Alternativamente, pódese calcular indirectamente a través de ciclos termodinámicos.

Modelo iónico

O modelo iónico, é dicir, o que considera o sólido iónico como formado por catións e anións unidos por forzas electrostáticas, é un caso límite de enlace en sólidos e é válido, só, cando existe unha gran diferenza de electronegatividade entre ambos elementos.

Nun sólido idealmente iónico, os electróns atópanse completamente localizados nos ións correspondentes e suxeitos só á influencia dos seus núcleos respectivos. Non existe deslocalización de electróns como no caso dos sólidos metálicos nin compartición dos mesmos como nos sólidos covalentes. Como consecuencia desta estrita localización dos electróns, os sólidos iónicos non conducen a corrente eléctrica, polo que son illantes.

A ecuación que resulta de aplicar dito modelo resulta ser:

$U_{0}=-{\frac {N_{a}\cdot A\cdot Z^{+}\cdot Z^{-}\cdot q^{2}}{4\pi \epsilon _{0}\cdot d_{0}}}\cdot \left(1-{\frac {1}{n}}\right)$

Onde $N_{a}$ é o número de Avogadro, $A$ a constante de Madelung, que varía dependendo da estrutura do composto iónico, $Z^{+}$ a carga do catión e $Z^{-}$ a carga do anión, $q$ a carga do electrón, $\epsilon _{0}$ a permisividade do baleiro, $d_{0}$ a distancia entre o anión e o catión e $n$ os expoñentes de Born.

Ciclo de Born-Haber

Ciclo de Born–Haber para o NaCl.

A enerxía reticular tamén se pode determinar experimentalmente dun modo indirecto aplicando a lei de Hess, que é un caso particular do primeiro principio da termodinámica. Neste caso úsase o chamado ciclo de Born-Haber que consiste en avaliar un ciclo termodinámico que é o resultado de considerar, ou ben a enerxía posta en xogo na formación do composto iónico sólido por un camiño directo, é dicir, a partir dos elementos que forman o composto no seu estado estándar, ou ben a enerxía transferida na formación de dito composto a partir dos seus elementos en estado estándar pero a través dun camiño indirecto que comprende varias etapas:

1. Proceso de formación de átomos en estado gasoso a partir dos elementos no seu estado estándar. Nesta etapa xeralmente haberá que ter en conta enerxías asociadas á sublimación, vaporización ou disociación dos elementos que formarán o composto iónico, e que dependerá do estado de agregación no que estes se encontren.
2. Formación dos ións estables, que se encontran no retículo iónico, a partir dos elementos en estado gasoso. Están implicadas a enerxía de ionización e a afinidade electrónica de ditos elementos.
3. Formación da rede cristalina a partir dos ións estables gasosos. É unha enerxía desprendida cando se forma un composto iónico a partir dun metal e un non metal.