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Molare Gitterenthalpie Born-Haber-Kreisprozess

Hier können Sie die molare Gitterenthalpie Born Haber Kreisprozess berechnen lassen. Geben SIe dazu unten die Molare Standardbildungsenthalpie, die Molare Standardsublimationsenthalpie, die Molare Standardbindungsenthalpie, die Molare Standardionisationsenthalpie sowie die Molare Elektronenaffinität ein.

Molare Standardbildungsenthalpie [kJ * mol-1]  
Molare Standardsublimationsenthalpie [kJ * mol-1]  
Molare Standardbindungsenthalpie [kJ * mol-1]  
Molare Standardionisationsenthalpie [kJ * mol-1]  
Molare Elektronenaffinität [kJ * mol-1]  

Die Gitterenthalpie ist eine Größe aus der Chemie. Das Wort Enthalpie enthält den griechischen Wortstamm der so viel bedeutet wie Erhitzen oder Erwärmen. Die Gitterenthalpie wird daher auch als Wärmeeinheit bezeichnet. Gemeint ist das Maß für die Energie eines thermodynamischen Systems. Die Enthalpie also der Energiewert eines Stoffes ist mengenbezogen und bezieht sich im Allgemeinen auf ein Mol. Weiterhin ist die Enthalpie ein extensive Zustandsgrösse oder anders formuliert das thermodynamische Potential eines Stoffes hinsichtlich der Gitterstruktur. Sie ist die Menge der Energie, die aufgewendet werden muss, um eine eine Ionenverbindung aus ihrem Gitternetz herauszulösen. Diese Thermodynamischen Zustandsgrössen sind Gegenstand der Betrachtung in der Born-Haber-Kreisprozess Theorie.

Die Aussage, die dahinter steckt, ist die, daß diese Größen miteinander in Verbindung stehen. Diese Zustandsgrößen können durch eine einfache Gleichung ermittelt werden, wenn die jeweils anderen Größen bekannt sind. Der Born-Haber-Kreisprozess wird deswegen Kreisprozess genannt, weil diese Theorie einen in sich geschlossenen Vorgang abbildet. Exemplarisch wird hier die Spaltung des Kristalls Natriumchlorid, also Kochsalz herangezogen. Hierbei wird die Verbindung durch Zufuhr von Energie in Form von Wärme aufgespalten. Die notwendige Wärmeenergie wird Gitterenergie genannt. Nach dieser Spaltung sind positiv geladene Natrium Ionen und negativ geladene Clor-Ionen entstanden. Bei der Umwandlung der positiv geladenen Natrium Ionen in neutrale Atome wird die so genannte Ionisierungsenergie freigesetzt. Umgekehrt wird für die Umwandlung der negativen Chlor-Ionen in neutrale Atome Energie aufgewendet, welche als Elektronenaffinität bezeichnet wird. Das Natrium, das aufgrund der Erhitzung gasförmig ist, setzt beim Wechsel des Aggregatszustandes von Gas zu fest Energie frei, deren Bezeichnung wir als Sublimationsenergie kennen. Im Gegensatz dazu wird bei der Verbindung von Chloratomen zu Chlormolekülen die so genannte Dissoziationsenergie frei.

Der Kreis schließt sich, indem bei der Reaktion des festen Natriums mit dem gasförmigen Chlor Energie in Form von Reaktionswärme frei wird. Wir haben es also mit insgesamt sechs Energieformen zu tun, die in direktem Verhältnis zu einander stehen. Die Summe dieser Energien ist die so genannte Enthalpie. Wichtig zum Verständnis ist hierbei jedoch, daß es in der Praxis schwierig ist, die für die einzelnen Schritte aufgewendeten Energien einzeln festzustellen, weil der beschriebene Prozess für den Betrachter nicht in den einzelnen Schritten, sondern als ein einziger Vorgang wahrgenommen wird.

Berechnung

Der Born-Haber-Kreisprozess ist eine simple Summengleichung. Die Gitterenthalpie ist die Summe aus sechs einzelnen Energiearten, die hier noch einmal aufgeführt werden sollen: Gitterenergie oder Bindungsenergie, Ionisierungsenergie, Elektronenaffinität (kurz Affinität) Sublimationsenergie, Dissotiationsenergie und Reaktionsenergie. Zu beachten ist, daß die genannten Energien positiv und negativ sein können. Weiterhin ist zu beachten, daß bei Molekülen, die aus zwei Atomen bestehen (wie beim Beispiel Natriumchlorid) so daß die Energie in der Summenformel durch zwei geteilt werden muss. Die Summe dieser sechs Energiearten ist immer 0, so daß, wenn die fünf anderen Energien bekannt sind, die sechste durch Umwandlung der Gleichung ermittelt werden kann.

Benutzung des Rechners

Um die molare Gitterenenthalpie berechnen zu können, müssen die Werte für die molare Bindungsenergie, die molare Sublimationsenergie, die molare Bindungsenergie, die molare Ionisierungsenergie und die molare Elektronenaffinität eingegeben werden. Nach der Eingabe muß der User nur noch die Schaltfläche "Berechnen" betätigen und bekommt das Ergebnis in der Maßeinheit kj/mol, also Kilojoule pro Mol angegeben. Das Ergebnis läßt sich nun auch ausdrucken.

Zusammenspiel von Physik und Chemie

Die Born-Haber-Kreissprozess wurde von dem Chemiker Fritz Haber und dem Mathematiker und Physiker Max Born entwickelt. Man könnte ihre Theorie auch als eine Anlehnung an das Physikalische Energieerhaltungsgesetz ansehen. In diesem Gesetz wird die Aussage manifestiert, daß sich die Energie in einem geschlossenen System niemals ändert. Die Zerlegung der so genannten Bruttoreaktion in kleinere Teilschritte macht es möglich, auch schwer messbare Größen wie Elektronenaffinität zu ermitteln. Mit dem Born-Haber-Kreisprozess lassen sich so Voraussagen zur Stabilität möglicher neuer Verbindungen treffen.




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