La energía reticular, también
conocida como energía de red, es la energía que se necesita para poder separar
de manera completa un mol de un compuesto de tipo iónico en sus respectivos
iones gaseosos. También se puede decir que la energía reticular es la energía
que se consigue a través de la formación de un compuesto de tipo iónico
partiendo siempre de sus iones gaseosos.
Este tipo de energía muestra la
estabilidad que tiene las redes cristalinas, y viene medida como energía/mol,
teniendo las mismas unidades de medida que tiene la entalpía estándar (∆Hº), es
decir KJ/mol, aunque de signo opuesto.
La energía reticular es imposible de
medir de forma directa, sin embargo, conociendo la estructura y la composición
que tenga el compuesto iónico que queramos estudiar, podemos calcular o al
menos aproximarnos a ella mediante una ecuación que da el modelo iónico, basado
en la Ley de Coulomb, entre otras. También existe la posibilidad de
calcular la energía reticular de manera indirecta mediante los ciclos
termodinámicos.
El modelo iónico es aquel
que se encuentra formado por cationes y aniones a través de fuerzas
electrostáticas, siempre que estemos hablando del estado sólido. Este caso
concreto es válido solamente si existe bastante diferencia de
electronegatividad entre los elementos que forman el compuesto.
En
un sólido iónico, los electrones se encuentran localizados en los
correspondientes iones, estando bajo la influencia solamente de sus respectivos
núcleos. No hay deslocalización de los electrones como podría ocurrir en el
caso de los sólidos de tipo metálicos, ni siquiera hay compartición de
electrones como en el caso de los sólidos de tipo covalente. La localización de
los electrones tiene como consecuencia la no conducción de la corriente
eléctrica para los sólidos iónicos, pero si son aislantes.
La ecuación que viene tras aplicar dicho modelo es:
Uo = -( Na . A . Z^+ . Z^- .q^2 ) / 4πєo . do
. ( 1-1/n)
De
donde Na es el número de Avogadro y A es la constante de Madelung, la cual
varía según la estructura que tenga el compuesto iónico en estudio, Z^+ es
decir la carga del catión y en el caso negativo la carga del anión. La carga
del electrón viene representada con la letra q, єo es la permisividad del
vacío, do la distancia que existe entre el anión y el catión, y por último n,
hace referencia a los exponentes de Born.
La
energía reticular se puede conocer de manera experimental indirectamente a
través de la aplicación de la ley de Hess (caso particular del primer principio
de la termodinámica). Cuando se usa este caso se conoce como ciclo de
Born-Haber, el cual consiste en examinar un ciclo termodinámico que es
resultado de considerar la energía que participa en la formación del compuesto
iónico de tipo sólido, así como también se puede explicar como la energía a
partir de los elementos que forman el compuesto estándar, o aquella que se
transfiere en la formación de los compuestos partiendo siempre de los elemento
que se encuentran en estado estándar pero siguiendo un camino distinto que está
formado por diferentes etapas:
1.
En primer lugar el proceso de formación de los átomos que se encuentran en estado gaseoso partiendo de los elementos siempre en su estado estándar. En este paso por regla general se tiene en cuenta las energías que se encuentran asociadas a la sublimación, y vaporización de los distintos elementos que forman el compuesto, y por lo tanto dependerá del estado de agregación en el que se encuentren cada uno de ellos.
En primer lugar el proceso de formación de los átomos que se encuentran en estado gaseoso partiendo de los elementos siempre en su estado estándar. En este paso por regla general se tiene en cuenta las energías que se encuentran asociadas a la sublimación, y vaporización de los distintos elementos que forman el compuesto, y por lo tanto dependerá del estado de agregación en el que se encuentren cada uno de ellos.
2. En la
segunda etapa tiene lugar la formación de iones estables, los cuales se
encuentran en el retículo iónico del cual parten los elementos que se
encuentran en estado gaseoso. En este paso se encuentran implicadas la energía
de ionización, así como la afinidad
electrónica de los
elementos implicados.
3. En el
tercer paso tiene lugar la formación de la red
cristalina partiendo
de los iones gaseosos y estables. La energía que se desprende cuando se forma
un compuesto partiendo de un metal y de un no metal.
