Born-Haber-Kreisprozess

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Nach dem Heßschen Wärmesatz ist die Reaktionsenthalpie unabhängig vom Reaktionsweg. Somit ist die Reaktionsenthalpie der Verbrennung von Calcium in Chlor (hier blau dargestellt) zu Calciumchlorid gleich der Summe der hypothetischen Reaktionsschritte (grün und rot). Teilstücke wie die Gitterenergie von Calciumchlorid (rot) können somit einfach berechnet werden.

Der Born-Haber-Kreisprozess (nach seinen Entwicklern Fritz Haber und Max Born) verknüpft thermodynamische Größen (Zustandsgrößen). Er ist eine direkte Folgerung aus dem Satz von Hess, nachdem die Reaktionsenthalpie unabhängig vom Reaktionsweg ist und lediglich vom Ausgangs- und Endzustand der Produkte und Edukte abhängt. In einem solchen Kreisprozess kann jede Größe bestimmt werden, wenn die anderen bekannt sind. Somit sind Bestimmungen von nur schwer messbaren Größen wie der Gitterenergie von Ionenverbindungen durch den Born-Haber-Kreisprozess möglich.

Funktionsweise[Bearbeiten]

Vielfach wird das Schema für die Bestimmung von experimentell schlecht zugänglichen Elektronenaffinitäten benutzt. Man kann auch Voraussagen über Stabilitäten von bisher unbekannten Verbindungen machen, zum Beispiel von solchen mit hohen Oxidationszahlen.

Die Edelgasverbindungen wurden über Stabilitätsabschätzungen mit Hilfe des Born-Haber-Kreisprozesses bereits vor ihrer Synthese als stabil vorausgesagt.

Der Born-Haber-Kreisprozess kann auch zur quantitativen Bestimmung der Ionenbindung in Kristallen benutzt werden. Als Beispiel wird oft Natriumchlorid gewählt, bei dem die Wärmetönung von festem Natrium mit gasförmigen Chlor gemessen wird.

Der Kristall wird mit der notwendigen Energie E_\mathrm{bind.} (Gitterenergie) in Na+- und Cl-Ionen zerlegt. Werden die Na+-Ionen in neutrale Natriumatome umgewandelt, wird die Ionisierungsenergie E_{Ionis.} frei, während bei der Umwandlung der Cl-Ionen in neutrale Atome Energie aufgewendet werden muss (sog. Elektronenaffinität). Geht Natrium aus der Dampfphase in den festen Zustand über, wird die Sublimationsenergie E_\mathrm{Subl.} frei und bei der Bildung von Chlormolekülen aus Chloratomen die Dissoziationsenergie E_\mathrm{Diss.}. Der Kreisprozess wird beendet durch die Reaktion des festen Natriums mit dem gasförmigen Chlor, bei dem die Reaktionswärme Q frei wird.

Weblinks[Bearbeiten]