Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Örgü Enerjisi 1 mol kristalin gaz halindeki iyonlarından oluşumu sırasında açığa çıkan enerjiye Örgü Enerjisi denir. M + (g) +X - (g) MX (s) UoUo Örgü.

Benzer bir sunumlar


... konulu sunumlar: "Örgü Enerjisi 1 mol kristalin gaz halindeki iyonlarından oluşumu sırasında açığa çıkan enerjiye Örgü Enerjisi denir. M + (g) +X - (g) MX (s) UoUo Örgü."— Sunum transkripti:

1 Örgü Enerjisi 1 mol kristalin gaz halindeki iyonlarından oluşumu sırasında açığa çıkan enerjiye Örgü Enerjisi denir. M + (g) +X - (g) MX (s) UoUo Örgü enerjisi her zaman ekzotermiktir. Entropi ihmal edilirse, en kararlı kristal yapılar örgü enerjisi büyük olandır. U 0 = E çekme + E itme Na(g)  Na(g)+ e I = 496 KJ/mol Cl(g)+ e  Cl - (g) A = -348 kJ/mol Na(g) + 1/2Cl 2 (g)  Na + (g) + Cl - (g) ΔH = kJ/mol

2 3D iyonik kristallerde, iyonları birarada tutan kuvvet elektrostatiktir. Coulomb yasası’na göre elektrostatik çekim enerjisi ( joule): Z + e = katyon yükü Z - e = anyon yükü  o = x C 2.m -1.J -1, boşluğun dielektik sabiti e = 1.6 x C, elektron yükü M+X- r Örgü Enerjisinin Hesaplanması r = iyon bağı = Z + Z - e 2 4  o r EcEc = (Z + e)( Z - e) 4  o r Z = iyon yükü

3 Katyon ve anyonlardan oluşmuş 1-D sonsuz zincirde 1D- Madelung sabiti EcEc = Z + Z - e 2 4  o r EcEc =[+2(1/1) - 2(1/2) + 2(1/3) - 2(1/4) +....] Parantez içindeki değer şöyle kısaltılabilir Z + Z - e 2 4  o r EcEc =[2ln2] Geometrik faktör Madelung Sabiti

4 NaCl kristal geometrisinde EcEc = Z + Z - e 2 4  o r 3D- Madelung sabiti (A) [6(1/1) - 12(1/  2) + 8(1/  3) - 6(1/  4) + 24(1/  5)....] Madelung Sabiti EcEc = A Z + Z - e 2 N 4  o r 1 mol bileşik için Coulomb Çekim Kuvveti

5 StructureCoordination number Geometrical factor, A Conventional factor, A Sodium chloride6: Cesium chloride8: Zinc blende4: Wurtizite4: Fluorite8: Rutile6:  -Cristobalite 4: Corundum6: Madelung Sabitleri

6 Örgü enerjisinin hesaplanmasına sadece Coulomb çekim kuvveti dikkate alınırsa (yani, U 0 = E coul ) hesaplanan değer deneysel değerden oldakça yüksek çıkar. NaCl için (r Na+ = 97pm, r Cl- = 181 pm): U 0 = 1.39x10 5 (z + z - / r 0 )A = 1.39x10 5 ((1)(-1)/278)(1.748) kJ/mol = kJ/mol Deneysel değer -788 kJ/mol Elektron bulutları arasındaki itme kuvvetini de hesaba katmak gerekir. E itme, düzeltme terimi oluşturmak gerekir. E i = B r n Born İtme Kuvveti Sabiti n = sıkıştırılma faktörü (~8) Kristal örgüsünün toplam enerjisi (bir mol) U =E c + E i A N Z + Z - e 2 4  o r =+ NBNB r n U

7 Eşitliğin diferansiyeli alınır ve sıfıra eşitlenirse minimum enerji hesaplanabilir. Born-Lande Eşitliği n sabiti iyon türüne bağlıdır. UoUo = ANZ + Z - e 2 4  o r o n kJ.mol -1 İyon Konfigürasyonu n He5 Ne7 Ar, Cu + 9 Kr, Ag + 10 Xe, Au + 12 NaCl için Na +  Ne, Cl -  Ar n = (7 + 9) / 2 = 8 U 0 = kJ/mol (1-1/8) U 0 = kJ/mol

8 U 0 = (e 2 / 4  e 0 )(N z + z - / r 0 )A(1 -  / r 0 ) U 0 = 1.39x10 5 (z + z - / r 0 )A(1 -  / r 0 ) in kJ/mol NaCl için U 0 = 1.39x10 5 (z + z - / r 0 )A(1 -  / r 0 ) = 1.39x10 5 (1)(-1)/278)(1.748)( /278) kJ/mol = kJ/mol Deneysel Değer = -788 kJ/mol Born-Mayer Eşitliği Hem Madelung Sabitini hem de itme için düzeltme parametresi içerir.  = 34.5 pm

9 Kapustinskii Eşitliği Kapustinskii A/n oranının nispeten sabit, buna karşılık koordinasyon sayısi ile kısmen artış gösterdiğini saptamıştır. KS arttıkça r 0 değeri de arttığından A/nr 0 değeri sabit kabul edilebilir.  = düzeltme faktörü = 34.5 pm n = formül birimdeki iyon sayısı U 0 = (1.21x10 5 kJ pm / mol)(n z + z - / r 0 ) * (1 -  / r 0 ) Kapunstiskii Madelung sabiti içermeyen bir formül önermiştir. Kristal örgüsünün önemli olmadığı bu eşitlik, deneysel örgü enerjisi kullanılarak küresel olmayan iyonların( BF 4 -, NO 3 -, OH -, SnCl 6 -2 etc.) yarıçapının hesaplanmasında kullanılır. Bu yolla elde edilen yarıçaplara termokimyasal yarıçaplar adı verilir.

10 1) NaCl bileşiğinin Kapunstiski yöntemi ile örgü enerjisini hesaplayınız. 2) CaCl 2 bileşiğinin örgü enerjisini hesaplayınız. r (Ca 2+ ) = 100 pm, r (Cl - ) = 181 pm 2) U 0 = 1.21x10 5 (3)(2)(-1) / 281(1 -  34.5 /281) UYGULAMA 1) U 0 = 1.21x10 5 (2)(1)(-1) / 278(1 -  34.5 /278) = -

11 Born-Haber Çevrimi M(g)M + (g) + M - (g) MX( k ) M( k ) +1/2X 2 (g) X(g) HsHs HaHa HiHi  H ei HoHo UoUo  H o =  H s +  H a +  H ie +  H ei + U o  H o –Oluşum Entalpisi  H s – Süblimleşme Entalpisi  H a – Ayrışma entalpisi (Enthalpy of dissociation)  Hi– İyonlaşma entalpisi  Hei– Elektron ilgisi U o – Örgü enerjisi Denel örgü enerjisi, Hess yasası kullanılarak BH çevrimi ile tayin edilir

12 NaCl’ün Denel Örgü Enerjisi Na + (g) + Cl - (g)  NaCl(k) U o = denel ? NaCl (k) Na (s)  Na (g)  Na + (g) ½ Cl 2(g)  Cl (g)  Cl - (g) H°eiH°ei H°aH°a  H° ie H°sH°s H°oH°o Örgü Enerjisi, U o  H° o =  H° s +  H° ie + 1/2  H° a +  H° ei + U o -411 = /2 (242) + (-349) + U o U o = -788 kJ/mol

13 NaCl 2(k) Na (s)  Na (g)  Na +2 (g) Cl 2(g)  2 Cl (g)  2Cl - (g) H°eiH°ei H°aH°a (  H° ie1 +  H° ie2 ) H°sH°s H°oH°o Lattice Energy, U o NaCl 2 !!! mümkün mü? Örgü enerjisi teorik olarak hesaplanır ve oluşum entalpisi tayin edilir.  H° f =  H° sub +  H° ie1 +  H° ie2 +  H° d +  H° ea + U o  H° f = *(-349)  H° f = kJ/mol NaCl 2 nin oluşum entalpisi oldukça endotermik, tepkime mümkün değil.

14 NaCl

15 Li(s) ----> Li(g)  H = 161 kJ/mol F 2 (g) ----> 2F(g)  H = 158 kJ/mol Li(g) ----> Li + (g) + e-  H = 531 kJ/mol F(g) + e- ----> F - (g)  H = 328 kJ/mol Li + (g) + F - (g) ----> LiF(s)  H = 1239 kJ/mol Li(s) + ½ F 2 (g) --  LiF(s)  H = 769 kJ/mol UYGULAMA: a) Aşağıdaki tepkimeleri adlandırınız b) ısıalan veya ısıveren oluşlarını belirleyiniz Oluşum entalpisi - Süblimleşme Entalpisi + Ayrışma entalpisi + İyonlaşma entalpisi + Elektron ilgisi - Örgü enerjisi -

16 SORU: Aşağıdaki denel ve teorik örgü enerjileri arasındaki farkları nasıl yorumlarsınız? (Eq. 1)

17 Yük arttıkça ve yarıçap azaldıkça e.n ve k.n. artar. e.n. k.n. NaF MgO r e.n. NaF KCl RbBr U ve e.n. (veya k.n.) NaF MgF 2 AlF 3 SiF 4 PF 5 SF e.n.(°C) İyonik bileşiklerKovalent bileşikler

18 18 SORU Oluşum entalpisi MF ve MI sırasında şöyledir. LiF > NaF > KF > RbF > CsF LiI < LiI < LiI < RbI < CsI Bu zıtlığı açıklayınız. LiF > NaF > KF > RbF > CsF LiI < NaI < KI < RbI < CsI  H olş (kJ/mol)  H olş = H süb + I + D + A + Uo U o baskın H süb + I baskın r  U 

19 Örgü Enerjisi Hesabı ve Uygulama Alanları  İyonik katıların termal kararlılıkları  Katyonların yükseltgenme basamaklarının kararlılığı  Tuzların Sudaki Çözünürlüğü  Elektron İlgisinin ölçülmesi  Mevcut olmayan bileşiklerin örgü enerjisinin ve kararlılıklarının tayini

20 Katıların Termal Kararlılığı MCO 3 (k) CO 2 (g) + MO (k)  M  (°C) Be 100 Mg 300 Ca 840 Sr 1100 Ba 1300 Büyük katyonlar büyük anyonları stabilize eder. M CO 3 M O Büyük katyonlarda MCO 3 den MO ya dönüşümde örgü enerjisindeki artma miktarı daha azdır.

21 alkali metal tuzlarının hepsi suda çözünür LiCl14 mol/L LiCO mol/L Çözünürlük (Solubility) Bir maddenin başka bir madde içinde dağılarak homojen karışım oluşturmasına çözünme denir. ΔH çözünme = U + ΔH hidrasyon İyonik katıların su içinde çözünmesine Hess yasayı uygulanabilir.

22 ΔG çözünme = ΔH çözünme + TΔS çözünme ΔH çözünme = U + ΔH hidrasyon Tuzların Sudaki Çözünürlüğü

23 CompoundLattice Energy (kJ/mol) Hydration Enthalpy (kJ/mol) Net Enthalpy Change (kJ/mol) NaF NaCl NaBr NaI CompoundLattice Entropy (kJ/mol) Hydration Entropy (kJ/mol) Net Entropy Change (kJ/mol) NaF NaCl NaBr NaI

24 CompoundEnthalpy Change (kJ/mol) Entropy Change (kJ/mol) Free Energy Change (kJ/mol) NaF NaCl NaBr NaI BileşiklerÇözünürlük (mol/L) NaF0.099 NaCl0.62 NaBr0.92 NaI1.23

25 3K + (aq) + [Co(NO 2 ) 6 ] 3- (aq)  K 3 [Co(NO 2 ) 6 ](s) K + (aq) + [B(C 6 H 5 ) 4 ] - (aq)  K[B(C 6 H 5 ) 4 ](s) Na + (aq) + [B(C 6 H 5 ) 4 ] - (aq)  Na[B(C 6 H 5 ) 4 ](aq) K, Rb ve Cs katyonları büyük anyonlarla çözünmeyen tuzlar oluşturur. Li ve Na katyonları büyük anyonlarla çözünebilen tuzlar oluşturur. Çözünürlük iyon yarıçaplarına bağlıdır Katyon ve anyon çapları farkı büyük olan tuzların çözünürlüğü büyüktür. küçük olan tuzların çözünürlüğü küçüktür. MgSO 4 SrSO 4 BaSO 4 Mg(OH) 2 Sr(OH) 2 Ba(OH) 2 Çözünürlük AzalırÇözünürlük Artar

26 LiI > LiBr > LiCl > LiF Çözünürlük CsF > CsCl > CsBr > CsI U  k / r + + r - ΔH hid  (k’ / r + ) + (k’’/ r - ) r + << r - ise örgü enerjisi değişmez hidrasyon enerjisi artar. Aynı yüke sahip iyonların çözünürlüğü düşüktür.


"Örgü Enerjisi 1 mol kristalin gaz halindeki iyonlarından oluşumu sırasında açığa çıkan enerjiye Örgü Enerjisi denir. M + (g) +X - (g) MX (s) UoUo Örgü." indir ppt

Benzer bir sunumlar


Google Reklamları