Chemie-Arbeitsblatt _ _ Klasse _ _ _ Name __________________________________________________________________Datum _ _ ._ _._ _

 

Der Born-Haber-Kreisprozess

 

Ist die Bildung stabiler Edelgaskonfigurationen durch Abgabe und Aufnahme von Elektronen die Ursache für die Elektronenübertragung zwischen Metall und Nichtmetall? Betrachtet man die energetischen Aspekte dieses Prozesses, dann steht für die Reaktion von 2 Na(s) + Cl2(g) —> 2 NaCl(s) dem aufzuwendenden Energiebetrag von +1004 kJ/mol für die Ionisierung der Na-Atome ein freiwerdender Energiebetrag von -726 kJ/mol für die Ionisierung der Cl-Atome (Elektronenaffinität) gegenüber. Also dürfte diese Reaktion eigentlich gar nicht ablaufen!

Tatsache
jedoch ist: Geschmolzenes Natrium reagiert ______________ mit Chlorgas unter Abgabe von ____________ (intensiv gelb) und ________, also in einer

stark ________________ Reaktion. Für 2 Mole gebildeten Natriumchlorids entsprechend der Reaktionsgleichung wird dabei eine Reaktionswärme von - 844 kJ

freigesetzt (
sog. ____________________
ΔHR ). Die Ionenverbindung NaCl ist also _______________________als die Elemente! Die Bildung von Ionen aus Atomen scheint also ein energetisch bevorzugter Vorgang zu sein. Um die Bildung der Ionenverbindung zu klären, müssen also alle Einzelschritte betrachtet werden. Dies sind im folgenden:

Einzelschritte für 2 Na(s) + Cl2(g) ---> 2 NaCl(s)

Symbol

Enthalpiebetrag  [kJ]

1. Na-Atome verdampfen aus dem festen Natrium: Sublimation; Sublimationsenthalpie

ΔHS

+ 218

2. Gasförmige Chlormoleküle müssen in Chloratome gespalten werden: Dissoziation; Dissoziationsenthalpie

ΔHD

+ 242

3. Natrium-Atome geben Elektronen ab: Ionisierungsenergie

ΔHI

+ 1004

4. Chlor-Atome nehmen Elektronen auf: Elektronenaffinität

ΔHE

- 726

5. Gasförmige Na+ - und Cl--Ionen bilden ein festes kristallines Gitter: Gitterenergie

ΔHG

? = ______

Alle Enthalpiebeträge in [ kJ/mol]
Die Reaktionswärme (Reaktionsenthalpie) der Reaktion 2 Na(s) + Cl2(g) –> 2 NaCl(s) beträgt ΔHR= - 822 kJ/mol.

Rechnet man alle freiwerdenden und aufzuwendenden Energiebeträge gegeneinander auf:

ΔHS + ΔHD + ΔHI + DHE + ΔHG = ΔHR <==> ΔHG = - ΔHS - ΔHD - ΔHI - ΔHE + ΔHR = ___________ so wird deutlich, dass allein die freiwerdende

_____________________ dafür sorgt, dass der Gesamtprozess
als exotherme Reaktion abläuft. Die Gitterenergie beträgt dann: _____ kJ/mol gebildeten NaCl. 

Schlussfolgerung: Das Erreichen der Edelgaskonfiguration der beteiligten Ionen ist also nicht die Triebkraft der Reaktion, sondern die Bildung energiearmer und damit stabiler Ionenkristalle im festen Zustand.
Der Prozess wird als Born-Haber-Kreisprozess dargestellt. Für die starke Wärme- und Lichtentwicklung der NaCl-Synthese ist also die Energie, die freigesetzt wird, wenn sich aus Ionen im Gaszustand ein Gitter im festen Zustand bildet - die Gitterenergie - verantwortlich. Die Gitterenergie ist bei vielen Ionenverbindungen im Betrag viel größer als die Summe der Energien bei der Bildung der Ionen.

Wortliste:
energieärmer, exotherm, Gitterenergie, heftig, Wärme, Atome, Licht, Reaktionsenthalpie

update am 10.05.2014                                                                                                                                                                            zurück       zur Hauptseite