UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL FACULTAD DE CIENCIAS Esc.QUÍMICAS Bioquímica y E!"#SICI$N DE Famacia DOCENTE Q.F. Luis Hidalgo INTEGRANTES Alcívar Kare Dura!o Sad" Fraco Aliso #$de! %oao!i&o C'RSO Cuar(o Se)es(re * Gru+o ,A A-O LECTIO /0,12/0,3
Entalpía de enlace o energía de enlace Cuando se forma un enlace químico estable se desprende una cierta cantidad de energía, que será la misma cantidad de energía que se debe aportar posteriormente para romper el enlace formado. A
esta esta ener energí gíaa se la deno denomi mina na enta entalp lpía ía de enla enlace ce (si (si tien tienee luga lugarr a pres presió iónn cons consta tant nte) e) o, más más coloquialmente, energía de enlace . Así, podemos definir la entalpía de enlace normal o estándar como la variación de entalpía o calor liberado, en condiciones estándar de 1 atmósfera y ! "C, que acompa#a a la reacción de formación de un mol de enlaces a partir de los átomos aislados en estado gaseoso . Como cuando se forma un mol de enlaces se desprende energía, la entalpía de enlace de este proceso será negativa$
%i en lugar de considerar la reacción de formación de un mol de enlaces consideramos la reacción inversa, es decir, la disociación de un mol de Cl, Cl , la entalpía de dic&a reacción tendrá la misma magnitud pero con signo positivo$
Cuanto mayor es el valor absoluto de energía de enlace, mayor es la fortale'a y estabilidad de dic&o enlace. or eemplo, para la reacción de formación de un mol de * a partir de los átomos de * en estado gaseoso$
Como la entalpía o energía de enlace es mayor para la mol+cula de * que para la mol+cula de Cl, significa que el enlace ** es más fuerte que el enlace ClCl. -l valor de la energía de enlace puede determinarse de forma precisa para mol+culas diatómicas, como las del eemplo, y tambi+n , /, 0 entre otros y para mol+culas poliatómicas que tengan todos todos los enlaces enlaces iguales, como *, /* o C*2. ero cuando cuando tenemos tenemos mol+culas mol+culas poliatómica poliatómicass con enlaces de distinto tipo, determinar la energía de enlace precisa no es posible. or ello, en verdad se toma una entalpía de enlace media y los valores que aparecen en tablas se &an calculado a partir de dist distin inta tass mol+ mol+cu cula lass que que pres presen enta tann dic& dic&oo enla enlace ce.. or or este este moti motivo vo,, las las enta entalp lpía íass de enla enlace ce tabuladas presentan un margen de error3 no son precisas, y sólo se usan para reali'ar cálculos apro4imados cuando no se dispone de otros valores e4perimentales precisos, como las entalpías de formación de los compuestos que intervienen en la reacción.
Además, sólo son aplicables para mol+culas covalentes sencillas, no siendo aplicables para compuestos muy polares o iónicos, ya que +stas presentan fuer'as fuer'as electrostáticas que afectan a las entalpías de enlace. (Agustina, 51)
Vemos a continuación una tabla con los valores de entalpía de diversos enlaces:
A partir de estas energías medias de enlace pueden calcularse calc ularse apro4imadamente las entalpías de reacción entre sustancias gaseosas de la siguiente manera$ energía de enlaces enlaces rotos rotos ) −∑ ( energía energía de enlaces formados formados ) ∑ ( energía
∆ H reacción =
1) Calc Calcul ular ar la va vari riac ació iónn de la en enta talp lpía ía de re reac acci ción ón cu cuan ando do se fo form rmaa am amon onia iaco co a pa part rtir ir de nitrógeno e hidrógeno.
/(g) 6 *(g)
/*(g)
→
% Nmero de enlaces rotos en un mol de mol!culas " entalpía de enlace 1 enlace / / 4 771 89 : 771 89 ≡
enlaces ** 4 2; 89 : 15< 89
#nicialmente para romper los enlaces de los reactivos$ la energía re%uerida es: &'(reactivos) * 77 89
% Nmero de enlaces formados en un mol de mol!culas " entalpía de enlace ; enlaces /* 4 71 89 : 2; 89
+l formarse los enlaces N,( en el amoniaco$ se libera: &'(productos) * 2; 89
% -inalmente:
'(r * =>*(reactivos) =>*(productos) =>*(productos) '(r * 6 77 89 ? 2; 89 '(r * 2@ 89
eacción e"ot!rmica
/) En la combustión combustión del metano metano se obtiene dió"ido dió"ido de carbono carbono 0 agua de acuerdo a la siguiente reacción: C*2(g) 6 (g)
C(g) 6 *(l)
→
e forman: enlaces C: y 2 enlaces *
% Nmero de enlaces rotos en un mol de mol!culas " entalpía de enlace 2 enlaces C* 4 21 89 : 1;! 89 enlaces : 4 272 : 7<< 89
&'(reactivos) * ;25 89
Nmero de enlaces formados en un mol " entalpía de enlace enlaces C: 4 <51 89 : 1;5 89 2 enlaces * 4 2< 89 : 17< 89 Al formarse los enlaces C: en el dió4ido de carbono y * en el agua, se libera$
&'(productos) * !5 89
% -inalmente:
'(r * &'(reactivos) &'(reactivos) , &'(productos) &'(productos) '(r * 6 ;25 89 ? !5 89 '(r * <75 89
eacción e"ot!rmica
(arcía, s.f.)
EN2+345+ 6E 7+33+ Entalpía eticular) E28C28+ E28C28+ 6E 39 C#2+3E ólidos cristalinos 0 sólidos amorfos: Ba mayoría de sólidos se caracteri'an por ordenamientos de partículas que vibran en torno a posiciones fias en sus estructuras. -stos sólidos se denominan sólidos sólidos cristali cristalinos. nos. Algunos Algunos sólidos, sólidos, denomina denominados dos amorfos, amorfos, no tienen tienen estructur estructuras as ordenadas ordenadas y bien definidas. Bos vidrios se considera considerann sólidos sólidos amorfos amorfos o líquidos líquidos superenf superenfriad riados, os, ya que fluyen fluyen aunque aunque con suma
ed cristalina: Ba unidad asim+tric asim+tricaa es el átomo, ion, mol+cula mol+cula o grupo de ellos a partir del cual se construye el cristal. Ba disposición de las unidades asim+tricas en un cristal se describe mediante una matri' de puntos llamada red cristalina.
epresentación de los puntos de la red del /aCl, cuya estructura se muestra en (b) o (c). Cada punto representa la locali'ación de una unidad asim+trica /a6Cl?.
istemas cristalinos 0 tipos de redes: ara que una celdilla unidad por repetición pueda reproducir la red cristalina, debe de pertenecer a uno de los @ sistemas cristalinos. (Alca#i') (Alca#i')
C#2+3 #N#C9 -structura estable formada por cationes y aniones dispuestas de manera geom+trica regular y en una relación determinada. Cada ión es obeto de atracciones atracciones y repulsiones por el resto de iones.
EN2+345+ E2#C83+ -s la energía que se obtendría de la formación de un compuesto iónico a partir de sus iones gaseosos. Dues Duestr traa la esta estabi bili lida dad d de la red red cris crista tali lina na.. Ba ener energí gíaa reti reticu cula larr pres presen enta ta dime dimens nsio ione ness de energíaEmol y las mismas unidades que la entalpía estándar ( estándar ( ), es decir 89 Emol. /o es posible medir la energía reticular directamente. %in embargo, si se conoce la estructura y compo composic sición ión de un compue compuesto sto iónico iónico,, puede puede calcul calculars arse, e, o estim estimars arse, e, median mediante te la ecuaci ecuación ón que proporciona proporciona el modelo iónico. iónico.
Cuando Cuando se forma un compues compuesto to iónico iónico a partir de los sus iones, iones, se desprend desprendee una gran cantidad cantidad de energía. -sta energía recibe el nombre de energía reticular. -n concreto, se puede definir la energía reticular como la energía liberada cuando se forma un mol de compuesto iónico a partir de sus iones en estado gaseoso$
Cuanto mayor sea la energía liberada en el proceso, más estable será la red cristalina en cuestión. or eemplo, los siguientes compuestos iónicos están dispuestos en orden creciente de estabilidad$ -nergía reticular del cloruro sódico, /aCl : @;@ 89Emol -nergía reticular del fluoruro potásico, F0 : <5 89Emol -nergía reticular del fluoruro de litio, Bi0 : 155@ 89Emol
Entalpía de 7alla
-97+C#N 6E NaCl: -n el laboratorio podemos partir de Cl (gas) y /a (sólido)
Ciclo de Gorn*aber (-ntalpía eticular) Ba energía de red tambi+n se puede determinar e4perimentalmente de un modo indirecto aplicando la ley de *ess, *ess, que es un caso particular del primer principio de la termodinámica termodinámica.. -n este caso se usa el llamado ciclo de Gorn*aber que Gorn*aber que consiste en evaluar un ciclo termodinámico que es el resultado de considerar, o bien la energía puesta en uego en la formación del compuesto iónico sólido por un camino directo, es decir, a partir de los elementos que forman el compuesto en su estado estándar, o bien la energía transferida en la formación de dic&o compuesto a partir de sus elementos en estado estándar pero a trav+s de un camino indirecto que comprende varias etapas$
1. roceso de formación de átomos en estado gaseoso a partir de los elementos en su estado estándar. -n esta etapa generalmente &abrá que tener en cuenta energías asociadas a la sublimación, vapori'ación vapori'ación o disociación de los elementos que formarán el compuesto iónico.
/. 0ormación de los iones estables, que se encuentran en el retículo iónico, a partir de los elem elemen ento toss en esta estado do gase gaseos oso. o. -stá -stánn impl implic icad adas as la ene energí rgíaa de ion ioni'a i'ació ciónn y la afinidad electrónica de electrónica de dic&os elementos.
;. 0orm 0ormac ació iónn de la red red cris crista tali lina na a part partir ir de los los ione ioness esta establ bles es gase gaseos osos os.. -s una una ener energí gíaa desprendida cuando se forma un compuesto iónico a partir de un metal metal y y un no metal. -l ciclo de Gorn*aber es un ciclo energ+tico que se emplea para determinar de forma indirecta la entalpía reticular, debido a que no es posible su determinación e4perimental e4perimental directa.
ara el /aCl, el ciclo anterior se puede representar de la siguiente forma$
Como el calor de formación estándar (Helta*"17< del /aCl (sólido) se puede medir directamente por reacción del sólido con cloro en un calorímetro, si podemos obtener la energía necesaria para convertir el sodio metálico en iones gaseosos y las mol+culas de cloro en iones gaseosos, se conocerá (Helta*1) y será posible obtener un valor de la energía reticular. (Dolina)
E3+C#N EN2E 3+ EN2+345+ E2#C83+E < 3+ 2E74E+28+ 6E -8#N 4++ 39 E=E7439 4948E29
Entalpia de 6eslocali>ación o Ciclo de ?orn,(aber. -l ciclo de Gorn?*aber es un ciclo de reacciones químicas desarrollado por el físico Da4 Gorn y Gorn y el químico 0rit' *aber en *aber en 171@ y propusieron un ciclo termodinámico para el cálculo de la energía del retículo de sustancias s ustancias iónicas$
-ste ciclo comprende la formación de un compuesto iónico desde la reacción de un metal con un no metal). Bos ciclos de Gorn?*aber se usan principalmente principalmente para calcular la energía reticular, que no puede ser determinada. 3a formación de iones gaseosos e"ige los siguientes procesos energ!ticos:
a -n átomo átomo de un metal metal neces necesita ita una una cierta cierta energía energía,, - para para liberar liberar electr electrones ones.. b -n át átomo omo de un no meta metall cuando cuando capta capta electr electrone oness desprend desprendee energía energía ( +e). c -4 -4is iste tenn muc&a muc&ass susta sustanc ncia iass iónic iónicas as ?(ClNa) son estables a pesar de que la Ei del metal supera la electroafinidad del no metal. Ba energía reticular representa teóricamente la formación de compuestos iónicos a partir de iones gaseosos. Ba primera definición es e4ot+rmica y la segunda endot+rmica. Con el ciclo de Gorn?*aber se calcula la energía reticular comparando la entalpía estándar de formación del compuesto iónico con la entalpía necesaria para &acer iones gaseosos a partir de los elementos. -sta es una aplicación de la Bey de *ess. (Di Iuimica, 51!)
4roblema de aplicación (aga un es%uema del ciclo de ?orn,(aber para el CaCl / 0 calcule la entalpía est@ndar de / 0 formación del CaCl / s) utili>ando los valores de las energías de los procesos: / s) %ublimación del calcio, 1@<, 89Emol3 Hisociación de la mol+cula de cloro, 2, 89Emol3 (rimera energía de ioni'ación del calcio, !75 89Emol3 %egunda energía de ioni'ación del calcio, 112! 89Emol3 Afinidad electrónica del cloro$ 25 89Emol3 -nergía de red del cloruro de calcio, 89Emol.
3a reacción de formación del cloruro de calcio$ para la obtención de un mol es:
4ara construir el ciclo de ?orn,(aber empe>aremos por el calcio.
Con el calcio en estado gaseoso cada @tomo debe perder dos electrones$ en un proceso %ue tiene lugar en dos pasos:
-n cuanto al cloro, ya se encuentra en estado gaseoso, pero no atómico. -l primer proceso que debe sufrir es la disociación de la mol+cula$
Cada átomo de cloro en estado gaseoso debe ganar un electrón para dar el ion cloruro.
0inalmente, la unión de los iones calcio y cloruro formados en estado gaseoso da lugar al compuesto salino en estado
+plicando la le0 de (ess$
ustitu0endo
3uego$
?#?3#9A+-5+ Agustina. (51). IuimiJube . btenido de &ttp$EEKKK.quimitube.comEvideos &ttp$EEKKK.quimitube.comEvideosEdefiniciond Edefiniciondeentalpiade eentalpiade enlaceoenergiadeenlace Alca#i', -. d. (s.f.). %ólidos Cristalinos. ecuperado el de 0ebrero de 51!, de &ttp$EEKKK.ua&.esEedeesusEresume &ttp$EEKKK.ua&.esEedeesusEresumenesE-I-DEtem nesE-I-DEtemaL2.pdf aL2.pdf arcía, . -. (s.f.). (royecto M/0CAG . btenido de &ttp$EEprepa<.unam.m4Eacadem &ttp$EEprepa<.unam.m4EacademiaEcolegiosEquim iaEcolegiosEquimicaEinfocab icaEinfocabEunidad11!.&tm Eunidad11!.&tmll
Di Iuimica. ( de febrero de 51!). btenido de &ttp$EEKKK.escritoscientificos.es &ttp$EEKKK.escritoscientificos.esEproblemasfy EproblemasfyqEproblemas qEproblemasquimicaE5quiprob quimicaE5quiprob51a15E5quipro 51a15E5quiprob51'.&tm b51'.&tm Narriba Dolina, 9. B. (s.f.). -ntalpia eticular de un Cristal Mónico. ecuperado el de 0ebrero de 51!, de &ttps$EEKKK.youtube.comEKatc&Ov: &ttps$EEKKK.youtube.comEKatc&Ov:MIH!gvt;1c MIH!gvt;1c
