Ciclo Born Haber del CaCl2

CICLO BORN-HABER

Para el Cloruro de calcio (𝑪𝒂𝑪𝒍𝟐)

NOMBRE: William F. Tandazo Vargas PROFESOR: Ing. Nadia Flores

FECHA: Guayaquil, jueves 11 de mayo del 2017 PARALELO: #7

INTRODUCCIÓN

Mediante los valores de energía de ionización y de afinidad electrónica que posee cada elemento, se puede deducir que elementos tienen la capacidad de formar compuestos de naturaleza iónica, pero no que tan estable será este compuesto. Estos dos valores están definidos solo cuando los elementos se encuentran en fase gaseosa, aunque el compuesto iónico que formado siempre será solido a 1atm y 25ªC. La estabilidad total del compuesto iónico solido formado dependerá de las interacciones de sus iones, mas no de la unión de un catión y un anión. La medida cuantitativa que denota la estabilidad del compuesto iónico solido formado se denomina energía reticular, que es la energía necesaria para separar completamente una mol de un compuesto iónico solido en sus iones en estado gaseoso.

Existen métodos para el cálculo de esta energía, como la ecuación de Born-Lande, que sirve para el cálculo de la energía reticular, pero en forma cualitativa y la del ciclo de Born-Haber, la cual nos enfocaremos en este deber y obtendremos la energía reticular del compuesto iónico escogido de forma cuantitativa, usando conocimientos de termodinámica, calor y de afinidad electrónica y energía de ionización. He escogido el Cloruro de calcio como el compuesto al cual someteremos al ciclo de Born-Haber y así calcular su energía reticular.

APLICACIONES DEL CLORURO DE CALCIO

• Es usado en la Alta cocina para la elaboración del proceso llamado “eterificación básica” técnica para la producción del caviar.
• El cloruro de calcio anhídrido es usado como desecante.
• En la industria química es usado para la elaboración de sales de calcio, como deshumificador de aire y agua, es usado como aditivo para el concreto en las construcciones, es aplicado para romper emulsiones oleosas para los desechos aceitosos.
• Es usado como aporte dietético para personas con deficiencia de calcio en su organismo.
• Aditivo para diferentes lácteos. (Ecured, 2016)

PROPIEDADES DEL CLORURO DE CALCIO

• FISICAS

• Punto de fusión 1045,15 K (772 °C)
• Punto de ebullición 2208,15 K (1935 °C)
• Masa molar 110,99 g/mol
• Estado de agregación Sólido
• Apariencia sólido blanco o incoloro
• Estructura        cristalina        octaédrico,        rutilo deformada (Javeriana, 2013)

• QUIMICAS

• Da fuentes de iones de calcio en una solución.
• Es usado como coagulante

CICLO BORN-HABER DEL CLORURO DE CALCIO

[pic 4]

FUENTE: (Allbiz, 2014)

o Formulamos la ecuación química (ver imagen.1) para la formación de 1 mol de cloruro de Calcio para calcular su energía reticular, la cual es la siguiente:

Imagen.1

[pic 5]

*Verificamos que la ecuación este correctamente balanceada.

FUENTE: ELABORACION PROPIA

• Al tener la ecuación ya balanceada, el Calcio y el Cloro diatómico al producir 1 mol del Cloruro de Calcio se produce energía, denominada entalpia de reacción la cual denotaremos como:

∆𝐻𝛿

(𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙𝑝𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑟𝑒𝑎𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛)

• Iniciaremos el proceso con el Calcio, que al estar en estado sólido habrá que transformarlo, por medios de energía, en calcio catiónico gaseoso, por el cual lo someteremos a sublimación (∆𝐻𝑆 − 𝑣𝑎𝑟𝑖𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑑𝑒 𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙𝑝𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑠𝑢𝑏𝑙𝑖𝑚𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛) (ver imagen 2.) para transformarlo en su estado gaseoso primero. (Chang, 2010)

Imagen.2[pic 6]

[pic 7]

FUENTE: ELABORACION PROPIA

• Para alcanzar la energía de ionización, el calcio ya en su estado gaseoso deberá perder dos electrones, usamos dos veces la energía de ionización (EI) del Calcio.[pic 8][pic 9][pic 10]

FUENTE: ELABORACION PROPIA

• Obtenemos el finalmente el Calcio de forma catión gaseosa (ver imagen.3), ahora bien, con el Cloro al ya estar en estado gaseoso tendríamos que disociar la molécula, pues es cloro esta en forma diatómica.

Imagen.4

[pic 11]

FUENTE: ELABORACION PROPIA

• Hay que tener en cuenta que al disociar la molécula de Cloro al ser diatómica serán dos moles de Cloro monoatómica ahora (ver imagen.4), como siguiente paso, necesitamos que el cloro gane un electrón para obtener su ion cloro, pues aplicamos la entalpia de afinidad electrónica del cloro por cada átomo de cloro. (Cientificos, 2012)

Imagen.5

[pic 12]

FUENTE: ELABORACION PROPIA

• Ya tenemos ambos reactivos de forma iónica gaseosa (ver imagen.5) que darán como producto cloruro de calcio en estado sólido, desprendiendo energía, la llamada energía reticular,(ver imagen.6) la cual calcularemos.

Imagen.6[pic 13][pic 14][pic 15][pic 16][pic 17]

FUENTE: ELABORACION PROPIA

ANÁLISIS MATEMÁTICO

Para calcular la energía reticular, necesitaremos las respectivas cantidades de las energías que participaron en este ciclo, las cuales son (Cientificos, 2012):

• Entalpia estandar de la reaccion, ∆𝐻𝛿 ≅ −760 𝑘𝑗⁄[pic 18]
• Entalpia de Sublimacion del Cloro, ∆𝐻𝑆 ≅ 178,2 𝑘𝑗⁄𝑚𝑜𝑙
• Disociación del cloro, ∆𝐻𝐷 ≅ 243,2 𝑘𝑗⁄[pic 19]
• Primera energía de ionización del Calcio,𝐸𝐼𝐼 ≅ 590 𝑘𝑗⁄[pic 20]
• Segunda energía de ionización del Calcio,𝐸𝐼𝐼𝐼 ≅ 1145 𝑘𝑗⁄[pic 21]
• Entalpia de afinidad electrónica del Cloro,∆𝐻𝐴𝐸 ≅ −348,0 𝑘𝑗⁄[pic 22]
• Energía reticular del Cloruro de Calcio,𝑈𝐶𝑎𝐶𝑙2 = ¿ ?

Según la ley de Hess, dice que la variación de la entalpia estándar de una reacción va a ser igual suma de cada ∆𝐻 que se encuentran en una o varias de las etapas en una reacción química. Con esta información podremos concluir que nuestra ecuación para calcular la energía reticular del Cloruro de Calcio va ser la siguiente:

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