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Problemas y
ejercicios de
Principios de
Química
y Estructura
Atómica y
Molecular
Cálculo de la energía reticular del bromuro
potásico
Ejercicios
numéricos
de autoevaluación
Bloque 3
Sabiendo que el potasio es sólido y que el bromo es diatómico y líquido en
condiciones estándar, calcular la energía reticular del bromuro de potasio.
(Datos: HformKBr(s) = –391,8 kJ/mol; HsublK(s) = 81,3 kJ/mol; HvapBr2(l) = 30,7 kJ/mol;
HdisBr2(g) = 193,5 kJ/mol; HionK = 418,4 kJ/mol, HafinBr = –321,9 kJ/mol)
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Consejo
Trate de resolver este ejercicio (y todos) por sí
mismo/a antes de ver las soluciones. Si no lo intenta,
no lo asimilará bien.
Sabiendo que el potasio es sólido y que el bromo es diatómico y líquido en
condiciones estándar, calcular la energía reticular del bromuro de potasio.
(Datos: HformKBr(s) = –391,8 kJ/mol; HsublK(s) = 81,3 kJ/mol; HvapBr2(l) = 30,7 kJ/mol;
HdisBr2(g) = 193,5 kJ/mol; HionK = 418,4 kJ/mol, HafinBr = –321,9 kJ/mol)
Sabiendo que el potasio es sólido y que el bromo es diatómico y líquido en
condiciones estándar, calcular la energía reticular del bromuro de potasio.
(Datos: HformKBr(s) = –391,8 kJ/mol; HsublK(s) = 81,3 kJ/mol; HvapBr2(l) = 30,7 kJ/mol;
HdisBr2(g) = 193,5 kJ/mol; HionK = 418,4 kJ/mol, HafinBr = –321,9 kJ/mol)
Formación del compuesto KBr(s)
K(s) + ½ Br2(l)( KBr(s) g)
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En este tipo de problemas, lo primero que hay que tener claro es cómo
es la reacción de formación del compuesto del que nos piden calcular
la energía reticular. Toda reacción de formación consiste en escribir en
la parte de los productos 1 mol del compuesto que se forma y en la
parte de los reactivos los elementos químicos de los que está
constituido el compuesto tal como se encuentran en la naturaleza en
condiciones estándar. En este caso, el potasio en esas condiciones es
sólido, y el bromo (que se presenta en forma diatómica) es líquido
Sabiendo que el potasio es sólido y que el bromo es diatómico y líquido en
condiciones estándar, calcular la energía reticular del bromuro de potasio.
(Datos: HformKBr(s) = –391,8 kJ/mol; HsublK(s) = 81,3 kJ/mol; HvapBr2(l) = 30,7 kJ/mol;
HdisBr2(g) = 193,5 kJ/mol; HionK = 418,4 kJ/mol, HafinBr = –321,9 kJ/mol)
Formación del compuesto KBr(s)
K(s) + ½ Br2(l)( KBr(s) g) HformKBr(s)= – 391,8 kJ/mol
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La energía asociada a la formación de 1
mol de KBr(s) es la que da el enunciado
Sabiendo que el potasio es sólido y que el bromo es diatómico y líquido en
condiciones estándar, calcular la energía reticular del bromuro de potasio.
(Datos: HformKBr(s) = –391,8 kJ/mol; HsublK(s) = 81,3 kJ/mol; HvapBr2(l) = 30,7 kJ/mol;
HdisBr2(g) = 193,5 kJ/mol; HionK = 418,4 kJ/mol, HafinBr = –321,9 kJ/mol)
Formación del compuesto KBr(s)
K(s) + ½ Br2(l)( KBr(s) g) HformKBr(s)= – 391,8 kJ/mol
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Formación del cristal K+Br–
(s)
¿U?K+
(g) + Br–
(g)( KBr(s) g)
Por otra parte, cabe imaginar que el compuesto KBr(s)
podríamos formarlo de otro modo: acercando desde el
infinito iones K+
(g) e iones Br–
(g) hasta sus posiciones en
la red cristalina. La energía que se liberaría en el
proceso es lo que llamamos energía reticular, U
Sabiendo que el potasio es sólido y que el bromo es diatómico y líquido en
condiciones estándar, calcular la energía reticular del bromuro de potasio.
(Datos: HformKBr(s) = –391,8 kJ/mol; HsublK(s) = 81,3 kJ/mol; HvapBr2(l) = 30,7 kJ/mol;
HdisBr2(g) = 193,5 kJ/mol; HionK = 418,4 kJ/mol, HafinBr = –321,9 kJ/mol)
Formación del compuesto KBr(s)
K(s) + ½ Br2(l)( KBr(s) g) HformKBr(s)= – 391,8 kJ/mol
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Formación del cristal K+Br–
(s)
¿U?K+
(g) + Br–
(g)( KBr(s) g)
Ahora bien, para ello necesitamos disponer de esos
iones K+
(g) y Br–
(g). Vamos a obtenerlos en varias etapas a
partir de estos elementos tal como se encuentran en la
naturaleza en condiciones estándar, es decir, K(s) y Br2(l)
Sabiendo que el potasio es sólido y que el bromo es diatómico y líquido en
condiciones estándar, calcular la energía reticular del bromuro de potasio.
(Datos: HformKBr(s) = –391,8 kJ/mol; HsublK(s) = 81,3 kJ/mol; HvapBr2(l) = 30,7 kJ/mol;
HdisBr2(g) = 193,5 kJ/mol; HionK = 418,4 kJ/mol, HafinBr = –321,9 kJ/mol)
Sublimación del K(s)
K(s)  K(g) (g)
Formación del cristal K+Br–
(s)
¿U?K+
(g) + Br–
(g)( KBr(s) g)
Formación del compuesto KBr(s)
K(s) + ½ Br2(l)( KBr(s) g) HformKBr(s)= – 391,8 kJ/mol
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La primera etapa puede ser la obtención de átomos
gaseosos K(g) a partir de potasio en esta sólido (K(s))
Sabiendo que el potasio es sólido y que el bromo es diatómico y líquido en
condiciones estándar, calcular la energía reticular del bromuro de potasio.
(Datos: HformKBr(s) = –391,8 kJ/mol; HsublK(s) = 81,3 kJ/mol; HvapBr2(l) = 30,7 kJ/mol;
HdisBr2(g) = 193,5 kJ/mol; HionK = 418,4 kJ/mol, HafinBr = –321,9 kJ/mol)
HsublK(s)= 81,3 kJ/mol
Sublimación del K(s)
K(s)  K(g) (g)
Formación del cristal K+Br–
(s)
¿U?K+
(g) + Br–
(g)( KBr(s) g)
Formación del compuesto KBr(s)
K(s) + ½ Br2(l)( KBr(s) g) HformKBr(s)= – 391,8 kJ/mol
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La energía necesaria para realizar ese
proceso es la que da el enunciado (se trata
de la entalpía de sublimación del K)
Sabiendo que el potasio es sólido y que el bromo es diatómico y líquido en
condiciones estándar, calcular la energía reticular del bromuro de potasio.
(Datos: HformKBr(s) = –391,8 kJ/mol; HsublK(s) = 81,3 kJ/mol; HvapBr2(l) = 30,7 kJ/mol;
HdisBr2(g) = 193,5 kJ/mol; HionK = 418,4 kJ/mol, HafinBr = –321,9 kJ/mol)
HsublK(s)= 81,3 kJ/mol
Sublimación del K(s)
K(s)  K(g) (g)
Ionización del K(g)
Formación del cristal K+Br–
(s)
¿U?K+
(g) + Br–
(g)( KBr(s) g)
Formación del compuesto KBr(s)
K(s) + ½ Br2(l)( KBr(s) g) HformKBr(s)= – 391,8 kJ/mol
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A continuación tendremos
que ionizar los átomos de
potasio gaseoso (K(g))
HionK= 418,4 kJ/molK(g)  K+
(g) + e–
Sabiendo que el potasio es sólido y que el bromo es diatómico y líquido en
condiciones estándar, calcular la energía reticular del bromuro de potasio.
(Datos: HformKBr(s) = –391,8 kJ/mol; HsublK(s) = 81,3 kJ/mol; HvapBr2(l) = 30,7 kJ/mol;
HdisBr2(g) = 193,5 kJ/mol; HionK = 418,4 kJ/mol, HafinBr = –321,9 kJ/mol)
HsublK(s)= 81,3 kJ/mol
Sublimación del K(s)
K(s)  K(g) (g) ½ Br2(l) ½ Br2(g)
(g)
Vaporización del Br2(l)
Ionización del K(g)
Formación del cristal K+Br–
(s)
¿U?K+
(g) + Br–
(g)( KBr(s) g)
Formación del compuesto KBr(s)
K(s) + ½ Br2(l)( KBr(s) g) HformKBr(s)= – 391,8 kJ/mol
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Ahora vamos con el bromo. Primero habrá que vaporizarlo. Pero solo
vaporizaremos medio mol de Br2 porque a continuación vamos a disociar
la molécula de Br2 en átomos de Br que posteriormente ionizaremos
para obtener Br–, especie de la que solo necesitaremos 1 mol
HionK= 418,4 kJ/molK(g)  K+
(g) + e–
Ahora vamos con el bromo. Primero habrá que vaporizarlo. Pero solo
vaporizaremos medio mol de Br2 porque a continuación vamos a disociar
la molécula de Br2 en átomos de Br que posteriormente ionizaremos
para obtener Br–, especie de la que solo necesitaremos 1 mol
Sabiendo que el potasio es sólido y que el bromo es diatómico y líquido en
condiciones estándar, calcular la energía reticular del bromuro de potasio.
(Datos: HformKBr(s) = –391,8 kJ/mol; HsublK(s) = 81,3 kJ/mol; HvapBr2(l) = 30,7 kJ/mol;
HdisBr2(g) = 193,5 kJ/mol; HionK = 418,4 kJ/mol, HafinBr = –321,9 kJ/mol)
HsublK(s)= 81,3 kJ/mol
Sublimación del K(s)
K(s)  K(g) (g) HvapBr2(l)= 15,3 kJ/mol½ Br2(l) ½ Br2(g)
(g)
Vaporización del Br2(l)
HionK= 418,4 kJ/mol
Ionización del K(g)
K(g)  K+
(g) + e–
Formación del cristal K+Br–
(s)
¿U?K+
(g) + Br–
(g)( KBr(s) g)
Formación del compuesto KBr(s)
K(s) + ½ Br2(l)( KBr(s) g) HformKBr(s)= – 391,8 kJ/mol
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La energía necesaria será la mitad de
la que da el enunciado para la
vaporización del Br2(l) (30,7 kJ/mol),
ya que ese valor es por mol y
nosotros solo necesitamos ½ mol
½
Sabiendo que el potasio es sólido y que el bromo es diatómico y líquido en
condiciones estándar, calcular la energía reticular del bromuro de potasio.
(Datos: HformKBr(s) = –391,8 kJ/mol; HsublK(s) = 81,3 kJ/mol; HvapBr2(l) = 30,7 kJ/mol;
HdisBr2(g) = 193,5 kJ/mol; HionK = 418,4 kJ/mol, HafinBr = –321,9 kJ/mol)
HsublK(s)= 81,3 kJ/mol
Sublimación del K(s)
K(s)  K(g) (g) ½ Br2(l) ½ Br2(g)
(g)
HdisBr2(g) = 96,8 kJ/mol½ Br2(g)  Br(g) (g)
Vaporización del Br2(l)
Disociación del Br2(g)
Ionización del K(g)
Formación del cristal K+Br–
(s)
¿U?K+
(g) + Br–
(g)( KBr(s) g)
Formación del compuesto KBr(s)
K(s) + ½ Br2(l)( KBr(s) g) HformKBr(s)= – 391,8 kJ/mol
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HvapBr2(l)= 15,3 kJ/mol½
½
HionK= 418,4 kJ/molK(g)  K+
(g) + e–
Ahora disociaremos ½ mol de Br2(g)
en átomos de Br en estado gaseoso
(Br(g)). Necesitaremos para ello la
mitad del valor de la energía de
disociación que da el enunciado
(ese valor es 193,5 kJ/mol)
Sabiendo que el potasio es sólido y que el bromo es diatómico y líquido en
condiciones estándar, calcular la energía reticular del bromuro de potasio.
(Datos: HformKBr(s) = –391,8 kJ/mol; HsublK(s) = 81,3 kJ/mol; HvapBr2(l) = 30,7 kJ/mol;
HdisBr2(g) = 193,5 kJ/mol; HionK = 418,4 kJ/mol, HafinBr = –321,9 kJ/mol)
HsublK(s)= 81,3 kJ/mol
Sublimación del K(s)
K(s)  K(g) (g) ½ Br2(l) ½ Br2(g)
(g)
½ Br2(g)  Br(g) (g)
Vaporización del Br2(l)
Disociación del Br2(g)
Ionización del K(g)
HafinBr = – 321,9 kJ/molBr(g)+ e–  Br–
(g) (g)
Ionización del Br(g)
Formación del cristal K+Br–
(s)
¿U?K+
(g) + Br–
(g)( KBr(s) g)
Formación del compuesto KBr(s)
K(s) + ½ Br2(l)( KBr(s) g) HformKBr(s)= – 391,8 kJ/mol
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HvapBr2(l)= 15,3 kJ/mol½
HdisBr2(g) = 96,8 kJ/mol½
HionK= 418,4 kJ/molK(g)  K+
(g) + e–
Finalmente ionizaremos el Br(g)
obtenido en la reacción anterior
Sabiendo que el potasio es sólido y que el bromo es diatómico y líquido en
condiciones estándar, calcular la energía reticular del bromuro de potasio.
(Datos: HformKBr(s) = –391,8 kJ/mol; HsublK(s) = 81,3 kJ/mol; HvapBr2(l) = 30,7 kJ/mol;
HdisBr2(g) = 193,5 kJ/mol; HionK = 418,4 kJ/mol, HafinBr = –321,9 kJ/mol)
HsublK(s)= 81,3 kJ/mol
Sublimación del K(s)
K(s)  K(g) (g) ½ Br2(l) ½ Br2(g)
(g)
½ Br2(g)  Br(g) (g)
Vaporización del Br2(l)
Disociación del Br2(g)
Ionización del K(g)
HafinBr = – 321,9 kJ/mol
Ionización del Br(g)
Formación del cristal K+Br–
(s)
¿U?K+
(g) + Br–
(g)( KBr(s) g)
Formación del compuesto KBr(s)
K(s) + ½ Br2(l)( KBr(s) g) HformKBr(s)= – 391,8 kJ/mol
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HvapBr2(l)= 15,3 kJ/mol½
HdisBr2(g) = 96,8 kJ/mol½
HionK= 418,4 kJ/molK(g)  K+
(g) + e– Br(g)+ e–  Br–
(g) (g)
En termodinámica, la ley de Hess establece, en
este caso, que el cambio de entalpía de una
reacción de formación no depende del camino
que sigamos para obtener un compuesto a partir
de sus elementos. Es decir, el cambio de entalpía
de la reacción directa K(s) + ½ Br2(l)( KBr(s)
debe ser el mismo que la suma de las entalpías
de las reacciones en etapas que hemos señalado
Sabiendo que el potasio es sólido y que el bromo es diatómico y líquido en
condiciones estándar, calcular la energía reticular del bromuro de potasio.
(Datos: HformKBr(s) = –391,8 kJ/mol; HsublK(s) = 81,3 kJ/mol; HvapBr2(l) = 30,7 kJ/mol;
HdisBr2(g) = 193,5 kJ/mol; HionK = 418,4 kJ/mol, HafinBr = –321,9 kJ/mol)
HsublK(s)= 81,3 kJ/mol
Sublimación del K(s)
K(s)  K(g) (g) ½ Br2(l) ½ Br2(g)
(g)
½ Br2(g)  Br(g) (g)
Vaporización del Br2(l)
Disociación del Br2(g)
Ionización del K(g)
HafinBr = – 321,9 kJ/mol
Ionización del Br(g)
Formación del cristal K+Br–
(s)
¿U?K+
(g) + Br–
(g)( KBr(s) g)
Formación del compuesto KBr(s)
K(s) + ½ Br2(l)( KBr(s) g) HformKBr(s)= – 391,8 kJ/mol
HvapBr2(l)= 15,3 kJ/mol½
HdisBr2(g) = 96,8 kJ/mol½
HformKBr(s) HsublK(s) HvapBr2(l) HdisBr2(g) HionK HafinBr U= + + + + +½ ½
La aplicación en este caso de la ley de Hess se
puede expresar matemáticamente así:
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HionK= 418,4 kJ/molK(g)  K+
(g) + e– Br(g)+ e–  Br–
(g) (g)
triplenlace.comSabiendo que el potasio es sólido y que el bromo es diatómico y líquido en
condiciones estándar, calcular la energía reticular del bromuro de potasio.
(Datos: HformKBr(s) = –391,8 kJ/mol; HsublK(s) = 81,3 kJ/mol; HvapBr2(l) = 30,7 kJ/mol;
HdisBr2(g) = 193,5 kJ/mol; HionK = 418,4 kJ/mol, HafinBr = –321,9 kJ/mol)
HsublK(s)= 81,3 kJ/mol
Sublimación del K(s)
K(s)  K(g) (g) ½ Br2(l) ½ Br2(g)
(g)
½ Br2(g)  Br(g) (g)
Vaporización del Br2(l)
Disociación del Br2(g)
Ionización del K(g)
HafinBr = – 321,9 kJ/mol
Ionización del Br(g)
Formación del cristal K+Br–
(s)
¿U?K+
(g) + Br–
(g)( KBr(s) g)
Formación del compuesto KBr(s)
K(s) + ½ Br2(l)( KBr(s) g) HformKBr(s)= – 391,8 kJ/mol
HformKBr(s)HsublK(s) HvapBr2(l) HdisBr2(g) HionK HafinBrU + + + + –= ½ ½
Despejando U
HvapBr2(l)= 15,3 kJ/mol½
HdisBr2(g) = 96,8 kJ/mol½
HionK= 418,4 kJ/molK(g)  K+
(g) + e– Br(g)+ e–  Br–
(g) (g)
triplenlace.comSabiendo que el potasio es sólido y que el bromo es diatómico y líquido en
condiciones estándar, calcular la energía reticular del bromuro de potasio.
(Datos: HformKBr(s) = –391,8 kJ/mol; HsublK(s) = 81,3 kJ/mol; HvapBr2(l) = 30,7 kJ/mol;
HdisBr2(g) = 193,5 kJ/mol; HionK = 418,4 kJ/mol, HafinBr = –321,9 kJ/mol)
HsublK(s)= 81,3 kJ/mol
Sublimación del K(s)
K(s)  K(g) (g) ½ Br2(l) ½ Br2(g)
(g)
½ Br2(g)  Br(g) (g)
Vaporización del Br2(l)
Disociación del Br2(g)
Ionización del K(g)
HafinBr = – 321,9 kJ/mol
Ionización del Br(g)
Formación del cristal K+Br–
(s)
¿U?K+
(g) + Br–
(g)( KBr(s) g)
Formación del compuesto KBr(s)
K(s) + ½ Br2(l)( KBr(s) g) HformKBr(s)= – 391,8 kJ/mol
(– 391,8)81,3 15,3 96,8 418,4 (– 321,9)U + + + + –=
HvapBr2(l)= 15,3 kJ/mol½
HdisBr2(g) = 96,8 kJ/mol½
HionK= 418,4 kJ/molK(g)  K+
(g) + e– Br(g)+ e–  Br–
(g) (g)
triplenlace.comSabiendo que el potasio es sólido y que el bromo es diatómico y líquido en
condiciones estándar, calcular la energía reticular del bromuro de potasio.
(Datos: HformKBr(s) = –391,8 kJ/mol; HsublK(s) = 81,3 kJ/mol; HvapBr2(l) = 30,7 kJ/mol;
HdisBr2(g) = 193,5 kJ/mol; HionK = 418,4 kJ/mol, HafinBr = –321,9 kJ/mol)
HsublK(s)= 81,3 kJ/mol
Sublimación del K(s)
K(s)  K(g) (g) ½ Br2(l) ½ Br2(g)
(g)
½ Br2(g)  Br(g) (g)
Vaporización del Br2(l)
Disociación del Br2(g)
Ionización del K(g)
HafinBr = – 321,9 kJ/mol
Ionización del Br(g)
Formación del cristal K+Br–
(s)
¿U?K+
(g) + Br–
(g)( KBr(s) g)
Formación del compuesto KBr(s)
K(s) + ½ Br2(l)( KBr(s) g) HformKBr(s)= – 391,8 kJ/mol
681,7 kJ/molU = triplenlace.com
HionK= 418,4 kJ/molK(g)  K+
(g) + e–
HvapBr2(l)= 15,3 kJ/mol½
HdisBr2(g) = 96,8 kJ/mol½
Br(g)+ e–  Br–
(g) (g)
Sabiendo que el potasio es sólido y que el bromo es diatómico y líquido en
condiciones estándar, calcular la energía reticular del bromuro de potasio.
(Datos: HformKBr(s) = –391,8 kJ/mol; HsublK(s) = 81,3 kJ/mol; HvapBr2(l) = 30,7 kJ/mol;
HdisBr2(g) = 193,5 kJ/mol; HionK = 418,4 kJ/mol, HafinBr = –321,9 kJ/mol)
K(s)  K(g) (g) ½ Br2(l) ½ Br2(g)
(g)
½ Br2(g)  Br(g) (g)
K+
(g) + Br–
(g)( KBr(s) g)
K(s) + ½ Br2(l)( KBr(s) g)
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En el ciclo, es fácil
comprobar que da
igual obtener KBr(s)
por la reacción
directa
K(s) + ½ Br2(l)(
KBr(s)
que sumando las 7
reacciones
parciales
K(g)  K+
(g) + e– Br(g)+ e–  Br–
(g) (g)
Sabiendo que el potasio es sólido y que el bromo es diatómico y líquido en
condiciones estándar, calcular la energía reticular del bromuro de potasio.
(Datos: HformKBr(s) = –391,8 kJ/mol; HsublK(s) = 81,3 kJ/mol; HvapBr2(l) = 30,7 kJ/mol;
HdisBr2(g) = 193,5 kJ/mol; HionK = 418,4 kJ/mol, HafinBr = –321,9 kJ/mol)
K(s)  K(g) (g) ½ Br2(l) ½ Br2(g)
(g)
½ Br2(g)  Br(g) (g)
K+
(g) + Br–
(g)( KBr(s) g)
K(s) + ½ Br2(l)( KBr(s) g)
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En el ciclo, es fácil
comprobar que da
igual obtener KBr(s)
por la reacción
directa
K(s) + ½ Br2(l)(
KBr(s)
que sumando las 7
reacciones
parciales
+
+
+
+
K(g)  K+
(g) + e– Br(g)+ e–  Br–
(g) (g)
Sabiendo que el potasio es sólido y que el bromo es diatómico y líquido en
condiciones estándar, calcular la energía reticular del bromuro de potasio.
(Datos: HformKBr(s) = –391,8 kJ/mol; HsublK(s) = 81,3 kJ/mol; HvapBr2(l) = 30,7 kJ/mol;
HdisBr2(g) = 193,5 kJ/mol; HionK = 418,4 kJ/mol, HafinBr = –321,9 kJ/mol)
K(s)  K(g) (g) ½ Br2(l) ½ Br2(g)
(g)
½ Br2(g)  Br(g) (g)
K+
(g) + Br–
(g)( KBr(s) g)
K(s) + ½ Br2(l)( KBr(s) g)
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Puede verse cómo
las especies
intermedias se
cancelan al sumar
las reacciones, ya
que estas especies
figuran como
reactivos en unas y
como productos
en otras, de modo
que la suma total
da la reacción de
formación de
abajo
+
+
+
+
K(g)  K+
(g) + e– Br(g)+ e–  Br–
(g) (g)
Sabiendo que el potasio es sólido y que el bromo es diatómico y líquido en
condiciones estándar, calcular la energía reticular del bromuro de potasio.
(Datos: HformKBr(s) = –391,8 kJ/mol; HsublK(s) = 81,3 kJ/mol; HvapBr2(l) = 30,7 kJ/mol;
HdisBr2(g) = 193,5 kJ/mol; HionK = 418,4 kJ/mol, HafinBr = –321,9 kJ/mol)
triplenlace.com
Los ciclos de Born- Haber se suelen
presentar mediante diagramas.
Veamos el de la formación del KBr
Sabiendo que el potasio es sólido y que el bromo es diatómico y líquido en
condiciones estándar, calcular la energía reticular del bromuro de potasio.
(Datos: HformKBr(s) = –391,8 kJ/mol; HsublK(s) = 81,3 kJ/mol; HvapBr2(l) = 30,7 kJ/mol;
HdisBr2(g) = 193,5 kJ/mol; HionK = 418,4 kJ/mol, HafinBr = –321,9 kJ/mol)
Tomado de
www.elvesper.net
Problemas y ejercicios de
Principios de Química
y Estructura Atómica y Molecular
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Principios de quimica y estructura ena3 - ejercicio 10 cálculo de la energía reticular del bromuro de potasio

  • 1. Problemas y ejercicios de Principios de Química y Estructura Atómica y Molecular Cálculo de la energía reticular del bromuro potásico Ejercicios numéricos de autoevaluación Bloque 3
  • 2. Sabiendo que el potasio es sólido y que el bromo es diatómico y líquido en condiciones estándar, calcular la energía reticular del bromuro de potasio. (Datos: HformKBr(s) = –391,8 kJ/mol; HsublK(s) = 81,3 kJ/mol; HvapBr2(l) = 30,7 kJ/mol; HdisBr2(g) = 193,5 kJ/mol; HionK = 418,4 kJ/mol, HafinBr = –321,9 kJ/mol)
  • 3. triplenlace.com Consejo Trate de resolver este ejercicio (y todos) por sí mismo/a antes de ver las soluciones. Si no lo intenta, no lo asimilará bien. Sabiendo que el potasio es sólido y que el bromo es diatómico y líquido en condiciones estándar, calcular la energía reticular del bromuro de potasio. (Datos: HformKBr(s) = –391,8 kJ/mol; HsublK(s) = 81,3 kJ/mol; HvapBr2(l) = 30,7 kJ/mol; HdisBr2(g) = 193,5 kJ/mol; HionK = 418,4 kJ/mol, HafinBr = –321,9 kJ/mol)
  • 4. Sabiendo que el potasio es sólido y que el bromo es diatómico y líquido en condiciones estándar, calcular la energía reticular del bromuro de potasio. (Datos: HformKBr(s) = –391,8 kJ/mol; HsublK(s) = 81,3 kJ/mol; HvapBr2(l) = 30,7 kJ/mol; HdisBr2(g) = 193,5 kJ/mol; HionK = 418,4 kJ/mol, HafinBr = –321,9 kJ/mol) Formación del compuesto KBr(s) K(s) + ½ Br2(l)( KBr(s) g) triplenlace.com En este tipo de problemas, lo primero que hay que tener claro es cómo es la reacción de formación del compuesto del que nos piden calcular la energía reticular. Toda reacción de formación consiste en escribir en la parte de los productos 1 mol del compuesto que se forma y en la parte de los reactivos los elementos químicos de los que está constituido el compuesto tal como se encuentran en la naturaleza en condiciones estándar. En este caso, el potasio en esas condiciones es sólido, y el bromo (que se presenta en forma diatómica) es líquido
  • 5. Sabiendo que el potasio es sólido y que el bromo es diatómico y líquido en condiciones estándar, calcular la energía reticular del bromuro de potasio. (Datos: HformKBr(s) = –391,8 kJ/mol; HsublK(s) = 81,3 kJ/mol; HvapBr2(l) = 30,7 kJ/mol; HdisBr2(g) = 193,5 kJ/mol; HionK = 418,4 kJ/mol, HafinBr = –321,9 kJ/mol) Formación del compuesto KBr(s) K(s) + ½ Br2(l)( KBr(s) g) HformKBr(s)= – 391,8 kJ/mol triplenlace.com La energía asociada a la formación de 1 mol de KBr(s) es la que da el enunciado
  • 6. Sabiendo que el potasio es sólido y que el bromo es diatómico y líquido en condiciones estándar, calcular la energía reticular del bromuro de potasio. (Datos: HformKBr(s) = –391,8 kJ/mol; HsublK(s) = 81,3 kJ/mol; HvapBr2(l) = 30,7 kJ/mol; HdisBr2(g) = 193,5 kJ/mol; HionK = 418,4 kJ/mol, HafinBr = –321,9 kJ/mol) Formación del compuesto KBr(s) K(s) + ½ Br2(l)( KBr(s) g) HformKBr(s)= – 391,8 kJ/mol triplenlace.com Formación del cristal K+Br– (s) ¿U?K+ (g) + Br– (g)( KBr(s) g) Por otra parte, cabe imaginar que el compuesto KBr(s) podríamos formarlo de otro modo: acercando desde el infinito iones K+ (g) e iones Br– (g) hasta sus posiciones en la red cristalina. La energía que se liberaría en el proceso es lo que llamamos energía reticular, U
  • 7. Sabiendo que el potasio es sólido y que el bromo es diatómico y líquido en condiciones estándar, calcular la energía reticular del bromuro de potasio. (Datos: HformKBr(s) = –391,8 kJ/mol; HsublK(s) = 81,3 kJ/mol; HvapBr2(l) = 30,7 kJ/mol; HdisBr2(g) = 193,5 kJ/mol; HionK = 418,4 kJ/mol, HafinBr = –321,9 kJ/mol) Formación del compuesto KBr(s) K(s) + ½ Br2(l)( KBr(s) g) HformKBr(s)= – 391,8 kJ/mol triplenlace.com Formación del cristal K+Br– (s) ¿U?K+ (g) + Br– (g)( KBr(s) g) Ahora bien, para ello necesitamos disponer de esos iones K+ (g) y Br– (g). Vamos a obtenerlos en varias etapas a partir de estos elementos tal como se encuentran en la naturaleza en condiciones estándar, es decir, K(s) y Br2(l)
  • 8. Sabiendo que el potasio es sólido y que el bromo es diatómico y líquido en condiciones estándar, calcular la energía reticular del bromuro de potasio. (Datos: HformKBr(s) = –391,8 kJ/mol; HsublK(s) = 81,3 kJ/mol; HvapBr2(l) = 30,7 kJ/mol; HdisBr2(g) = 193,5 kJ/mol; HionK = 418,4 kJ/mol, HafinBr = –321,9 kJ/mol) Sublimación del K(s) K(s)  K(g) (g) Formación del cristal K+Br– (s) ¿U?K+ (g) + Br– (g)( KBr(s) g) Formación del compuesto KBr(s) K(s) + ½ Br2(l)( KBr(s) g) HformKBr(s)= – 391,8 kJ/mol triplenlace.com La primera etapa puede ser la obtención de átomos gaseosos K(g) a partir de potasio en esta sólido (K(s))
  • 9. Sabiendo que el potasio es sólido y que el bromo es diatómico y líquido en condiciones estándar, calcular la energía reticular del bromuro de potasio. (Datos: HformKBr(s) = –391,8 kJ/mol; HsublK(s) = 81,3 kJ/mol; HvapBr2(l) = 30,7 kJ/mol; HdisBr2(g) = 193,5 kJ/mol; HionK = 418,4 kJ/mol, HafinBr = –321,9 kJ/mol) HsublK(s)= 81,3 kJ/mol Sublimación del K(s) K(s)  K(g) (g) Formación del cristal K+Br– (s) ¿U?K+ (g) + Br– (g)( KBr(s) g) Formación del compuesto KBr(s) K(s) + ½ Br2(l)( KBr(s) g) HformKBr(s)= – 391,8 kJ/mol triplenlace.com La energía necesaria para realizar ese proceso es la que da el enunciado (se trata de la entalpía de sublimación del K)
  • 10. Sabiendo que el potasio es sólido y que el bromo es diatómico y líquido en condiciones estándar, calcular la energía reticular del bromuro de potasio. (Datos: HformKBr(s) = –391,8 kJ/mol; HsublK(s) = 81,3 kJ/mol; HvapBr2(l) = 30,7 kJ/mol; HdisBr2(g) = 193,5 kJ/mol; HionK = 418,4 kJ/mol, HafinBr = –321,9 kJ/mol) HsublK(s)= 81,3 kJ/mol Sublimación del K(s) K(s)  K(g) (g) Ionización del K(g) Formación del cristal K+Br– (s) ¿U?K+ (g) + Br– (g)( KBr(s) g) Formación del compuesto KBr(s) K(s) + ½ Br2(l)( KBr(s) g) HformKBr(s)= – 391,8 kJ/mol triplenlace.com A continuación tendremos que ionizar los átomos de potasio gaseoso (K(g)) HionK= 418,4 kJ/molK(g)  K+ (g) + e–
  • 11. Sabiendo que el potasio es sólido y que el bromo es diatómico y líquido en condiciones estándar, calcular la energía reticular del bromuro de potasio. (Datos: HformKBr(s) = –391,8 kJ/mol; HsublK(s) = 81,3 kJ/mol; HvapBr2(l) = 30,7 kJ/mol; HdisBr2(g) = 193,5 kJ/mol; HionK = 418,4 kJ/mol, HafinBr = –321,9 kJ/mol) HsublK(s)= 81,3 kJ/mol Sublimación del K(s) K(s)  K(g) (g) ½ Br2(l) ½ Br2(g) (g) Vaporización del Br2(l) Ionización del K(g) Formación del cristal K+Br– (s) ¿U?K+ (g) + Br– (g)( KBr(s) g) Formación del compuesto KBr(s) K(s) + ½ Br2(l)( KBr(s) g) HformKBr(s)= – 391,8 kJ/mol triplenlace.com Ahora vamos con el bromo. Primero habrá que vaporizarlo. Pero solo vaporizaremos medio mol de Br2 porque a continuación vamos a disociar la molécula de Br2 en átomos de Br que posteriormente ionizaremos para obtener Br–, especie de la que solo necesitaremos 1 mol HionK= 418,4 kJ/molK(g)  K+ (g) + e– Ahora vamos con el bromo. Primero habrá que vaporizarlo. Pero solo vaporizaremos medio mol de Br2 porque a continuación vamos a disociar la molécula de Br2 en átomos de Br que posteriormente ionizaremos para obtener Br–, especie de la que solo necesitaremos 1 mol
  • 12. Sabiendo que el potasio es sólido y que el bromo es diatómico y líquido en condiciones estándar, calcular la energía reticular del bromuro de potasio. (Datos: HformKBr(s) = –391,8 kJ/mol; HsublK(s) = 81,3 kJ/mol; HvapBr2(l) = 30,7 kJ/mol; HdisBr2(g) = 193,5 kJ/mol; HionK = 418,4 kJ/mol, HafinBr = –321,9 kJ/mol) HsublK(s)= 81,3 kJ/mol Sublimación del K(s) K(s)  K(g) (g) HvapBr2(l)= 15,3 kJ/mol½ Br2(l) ½ Br2(g) (g) Vaporización del Br2(l) HionK= 418,4 kJ/mol Ionización del K(g) K(g)  K+ (g) + e– Formación del cristal K+Br– (s) ¿U?K+ (g) + Br– (g)( KBr(s) g) Formación del compuesto KBr(s) K(s) + ½ Br2(l)( KBr(s) g) HformKBr(s)= – 391,8 kJ/mol triplenlace.com La energía necesaria será la mitad de la que da el enunciado para la vaporización del Br2(l) (30,7 kJ/mol), ya que ese valor es por mol y nosotros solo necesitamos ½ mol ½
  • 13. Sabiendo que el potasio es sólido y que el bromo es diatómico y líquido en condiciones estándar, calcular la energía reticular del bromuro de potasio. (Datos: HformKBr(s) = –391,8 kJ/mol; HsublK(s) = 81,3 kJ/mol; HvapBr2(l) = 30,7 kJ/mol; HdisBr2(g) = 193,5 kJ/mol; HionK = 418,4 kJ/mol, HafinBr = –321,9 kJ/mol) HsublK(s)= 81,3 kJ/mol Sublimación del K(s) K(s)  K(g) (g) ½ Br2(l) ½ Br2(g) (g) HdisBr2(g) = 96,8 kJ/mol½ Br2(g)  Br(g) (g) Vaporización del Br2(l) Disociación del Br2(g) Ionización del K(g) Formación del cristal K+Br– (s) ¿U?K+ (g) + Br– (g)( KBr(s) g) Formación del compuesto KBr(s) K(s) + ½ Br2(l)( KBr(s) g) HformKBr(s)= – 391,8 kJ/mol triplenlace.com HvapBr2(l)= 15,3 kJ/mol½ ½ HionK= 418,4 kJ/molK(g)  K+ (g) + e– Ahora disociaremos ½ mol de Br2(g) en átomos de Br en estado gaseoso (Br(g)). Necesitaremos para ello la mitad del valor de la energía de disociación que da el enunciado (ese valor es 193,5 kJ/mol)
  • 14. Sabiendo que el potasio es sólido y que el bromo es diatómico y líquido en condiciones estándar, calcular la energía reticular del bromuro de potasio. (Datos: HformKBr(s) = –391,8 kJ/mol; HsublK(s) = 81,3 kJ/mol; HvapBr2(l) = 30,7 kJ/mol; HdisBr2(g) = 193,5 kJ/mol; HionK = 418,4 kJ/mol, HafinBr = –321,9 kJ/mol) HsublK(s)= 81,3 kJ/mol Sublimación del K(s) K(s)  K(g) (g) ½ Br2(l) ½ Br2(g) (g) ½ Br2(g)  Br(g) (g) Vaporización del Br2(l) Disociación del Br2(g) Ionización del K(g) HafinBr = – 321,9 kJ/molBr(g)+ e–  Br– (g) (g) Ionización del Br(g) Formación del cristal K+Br– (s) ¿U?K+ (g) + Br– (g)( KBr(s) g) Formación del compuesto KBr(s) K(s) + ½ Br2(l)( KBr(s) g) HformKBr(s)= – 391,8 kJ/mol triplenlace.com HvapBr2(l)= 15,3 kJ/mol½ HdisBr2(g) = 96,8 kJ/mol½ HionK= 418,4 kJ/molK(g)  K+ (g) + e– Finalmente ionizaremos el Br(g) obtenido en la reacción anterior
  • 15. Sabiendo que el potasio es sólido y que el bromo es diatómico y líquido en condiciones estándar, calcular la energía reticular del bromuro de potasio. (Datos: HformKBr(s) = –391,8 kJ/mol; HsublK(s) = 81,3 kJ/mol; HvapBr2(l) = 30,7 kJ/mol; HdisBr2(g) = 193,5 kJ/mol; HionK = 418,4 kJ/mol, HafinBr = –321,9 kJ/mol) HsublK(s)= 81,3 kJ/mol Sublimación del K(s) K(s)  K(g) (g) ½ Br2(l) ½ Br2(g) (g) ½ Br2(g)  Br(g) (g) Vaporización del Br2(l) Disociación del Br2(g) Ionización del K(g) HafinBr = – 321,9 kJ/mol Ionización del Br(g) Formación del cristal K+Br– (s) ¿U?K+ (g) + Br– (g)( KBr(s) g) Formación del compuesto KBr(s) K(s) + ½ Br2(l)( KBr(s) g) HformKBr(s)= – 391,8 kJ/mol triplenlace.com HvapBr2(l)= 15,3 kJ/mol½ HdisBr2(g) = 96,8 kJ/mol½ HionK= 418,4 kJ/molK(g)  K+ (g) + e– Br(g)+ e–  Br– (g) (g) En termodinámica, la ley de Hess establece, en este caso, que el cambio de entalpía de una reacción de formación no depende del camino que sigamos para obtener un compuesto a partir de sus elementos. Es decir, el cambio de entalpía de la reacción directa K(s) + ½ Br2(l)( KBr(s) debe ser el mismo que la suma de las entalpías de las reacciones en etapas que hemos señalado
  • 16. Sabiendo que el potasio es sólido y que el bromo es diatómico y líquido en condiciones estándar, calcular la energía reticular del bromuro de potasio. (Datos: HformKBr(s) = –391,8 kJ/mol; HsublK(s) = 81,3 kJ/mol; HvapBr2(l) = 30,7 kJ/mol; HdisBr2(g) = 193,5 kJ/mol; HionK = 418,4 kJ/mol, HafinBr = –321,9 kJ/mol) HsublK(s)= 81,3 kJ/mol Sublimación del K(s) K(s)  K(g) (g) ½ Br2(l) ½ Br2(g) (g) ½ Br2(g)  Br(g) (g) Vaporización del Br2(l) Disociación del Br2(g) Ionización del K(g) HafinBr = – 321,9 kJ/mol Ionización del Br(g) Formación del cristal K+Br– (s) ¿U?K+ (g) + Br– (g)( KBr(s) g) Formación del compuesto KBr(s) K(s) + ½ Br2(l)( KBr(s) g) HformKBr(s)= – 391,8 kJ/mol HvapBr2(l)= 15,3 kJ/mol½ HdisBr2(g) = 96,8 kJ/mol½ HformKBr(s) HsublK(s) HvapBr2(l) HdisBr2(g) HionK HafinBr U= + + + + +½ ½ La aplicación en este caso de la ley de Hess se puede expresar matemáticamente así: triplenlace.com HionK= 418,4 kJ/molK(g)  K+ (g) + e– Br(g)+ e–  Br– (g) (g)
  • 17. triplenlace.comSabiendo que el potasio es sólido y que el bromo es diatómico y líquido en condiciones estándar, calcular la energía reticular del bromuro de potasio. (Datos: HformKBr(s) = –391,8 kJ/mol; HsublK(s) = 81,3 kJ/mol; HvapBr2(l) = 30,7 kJ/mol; HdisBr2(g) = 193,5 kJ/mol; HionK = 418,4 kJ/mol, HafinBr = –321,9 kJ/mol) HsublK(s)= 81,3 kJ/mol Sublimación del K(s) K(s)  K(g) (g) ½ Br2(l) ½ Br2(g) (g) ½ Br2(g)  Br(g) (g) Vaporización del Br2(l) Disociación del Br2(g) Ionización del K(g) HafinBr = – 321,9 kJ/mol Ionización del Br(g) Formación del cristal K+Br– (s) ¿U?K+ (g) + Br– (g)( KBr(s) g) Formación del compuesto KBr(s) K(s) + ½ Br2(l)( KBr(s) g) HformKBr(s)= – 391,8 kJ/mol HformKBr(s)HsublK(s) HvapBr2(l) HdisBr2(g) HionK HafinBrU + + + + –= ½ ½ Despejando U HvapBr2(l)= 15,3 kJ/mol½ HdisBr2(g) = 96,8 kJ/mol½ HionK= 418,4 kJ/molK(g)  K+ (g) + e– Br(g)+ e–  Br– (g) (g)
  • 18. triplenlace.comSabiendo que el potasio es sólido y que el bromo es diatómico y líquido en condiciones estándar, calcular la energía reticular del bromuro de potasio. (Datos: HformKBr(s) = –391,8 kJ/mol; HsublK(s) = 81,3 kJ/mol; HvapBr2(l) = 30,7 kJ/mol; HdisBr2(g) = 193,5 kJ/mol; HionK = 418,4 kJ/mol, HafinBr = –321,9 kJ/mol) HsublK(s)= 81,3 kJ/mol Sublimación del K(s) K(s)  K(g) (g) ½ Br2(l) ½ Br2(g) (g) ½ Br2(g)  Br(g) (g) Vaporización del Br2(l) Disociación del Br2(g) Ionización del K(g) HafinBr = – 321,9 kJ/mol Ionización del Br(g) Formación del cristal K+Br– (s) ¿U?K+ (g) + Br– (g)( KBr(s) g) Formación del compuesto KBr(s) K(s) + ½ Br2(l)( KBr(s) g) HformKBr(s)= – 391,8 kJ/mol (– 391,8)81,3 15,3 96,8 418,4 (– 321,9)U + + + + –= HvapBr2(l)= 15,3 kJ/mol½ HdisBr2(g) = 96,8 kJ/mol½ HionK= 418,4 kJ/molK(g)  K+ (g) + e– Br(g)+ e–  Br– (g) (g)
  • 19. triplenlace.comSabiendo que el potasio es sólido y que el bromo es diatómico y líquido en condiciones estándar, calcular la energía reticular del bromuro de potasio. (Datos: HformKBr(s) = –391,8 kJ/mol; HsublK(s) = 81,3 kJ/mol; HvapBr2(l) = 30,7 kJ/mol; HdisBr2(g) = 193,5 kJ/mol; HionK = 418,4 kJ/mol, HafinBr = –321,9 kJ/mol) HsublK(s)= 81,3 kJ/mol Sublimación del K(s) K(s)  K(g) (g) ½ Br2(l) ½ Br2(g) (g) ½ Br2(g)  Br(g) (g) Vaporización del Br2(l) Disociación del Br2(g) Ionización del K(g) HafinBr = – 321,9 kJ/mol Ionización del Br(g) Formación del cristal K+Br– (s) ¿U?K+ (g) + Br– (g)( KBr(s) g) Formación del compuesto KBr(s) K(s) + ½ Br2(l)( KBr(s) g) HformKBr(s)= – 391,8 kJ/mol 681,7 kJ/molU = triplenlace.com HionK= 418,4 kJ/molK(g)  K+ (g) + e– HvapBr2(l)= 15,3 kJ/mol½ HdisBr2(g) = 96,8 kJ/mol½ Br(g)+ e–  Br– (g) (g)
  • 20. Sabiendo que el potasio es sólido y que el bromo es diatómico y líquido en condiciones estándar, calcular la energía reticular del bromuro de potasio. (Datos: HformKBr(s) = –391,8 kJ/mol; HsublK(s) = 81,3 kJ/mol; HvapBr2(l) = 30,7 kJ/mol; HdisBr2(g) = 193,5 kJ/mol; HionK = 418,4 kJ/mol, HafinBr = –321,9 kJ/mol) K(s)  K(g) (g) ½ Br2(l) ½ Br2(g) (g) ½ Br2(g)  Br(g) (g) K+ (g) + Br– (g)( KBr(s) g) K(s) + ½ Br2(l)( KBr(s) g) triplenlace.com En el ciclo, es fácil comprobar que da igual obtener KBr(s) por la reacción directa K(s) + ½ Br2(l)( KBr(s) que sumando las 7 reacciones parciales K(g)  K+ (g) + e– Br(g)+ e–  Br– (g) (g)
  • 21. Sabiendo que el potasio es sólido y que el bromo es diatómico y líquido en condiciones estándar, calcular la energía reticular del bromuro de potasio. (Datos: HformKBr(s) = –391,8 kJ/mol; HsublK(s) = 81,3 kJ/mol; HvapBr2(l) = 30,7 kJ/mol; HdisBr2(g) = 193,5 kJ/mol; HionK = 418,4 kJ/mol, HafinBr = –321,9 kJ/mol) K(s)  K(g) (g) ½ Br2(l) ½ Br2(g) (g) ½ Br2(g)  Br(g) (g) K+ (g) + Br– (g)( KBr(s) g) K(s) + ½ Br2(l)( KBr(s) g) triplenlace.com En el ciclo, es fácil comprobar que da igual obtener KBr(s) por la reacción directa K(s) + ½ Br2(l)( KBr(s) que sumando las 7 reacciones parciales + + + + K(g)  K+ (g) + e– Br(g)+ e–  Br– (g) (g)
  • 22. Sabiendo que el potasio es sólido y que el bromo es diatómico y líquido en condiciones estándar, calcular la energía reticular del bromuro de potasio. (Datos: HformKBr(s) = –391,8 kJ/mol; HsublK(s) = 81,3 kJ/mol; HvapBr2(l) = 30,7 kJ/mol; HdisBr2(g) = 193,5 kJ/mol; HionK = 418,4 kJ/mol, HafinBr = –321,9 kJ/mol) K(s)  K(g) (g) ½ Br2(l) ½ Br2(g) (g) ½ Br2(g)  Br(g) (g) K+ (g) + Br– (g)( KBr(s) g) K(s) + ½ Br2(l)( KBr(s) g) triplenlace.com Puede verse cómo las especies intermedias se cancelan al sumar las reacciones, ya que estas especies figuran como reactivos en unas y como productos en otras, de modo que la suma total da la reacción de formación de abajo + + + + K(g)  K+ (g) + e– Br(g)+ e–  Br– (g) (g)
  • 23. Sabiendo que el potasio es sólido y que el bromo es diatómico y líquido en condiciones estándar, calcular la energía reticular del bromuro de potasio. (Datos: HformKBr(s) = –391,8 kJ/mol; HsublK(s) = 81,3 kJ/mol; HvapBr2(l) = 30,7 kJ/mol; HdisBr2(g) = 193,5 kJ/mol; HionK = 418,4 kJ/mol, HafinBr = –321,9 kJ/mol) triplenlace.com Los ciclos de Born- Haber se suelen presentar mediante diagramas. Veamos el de la formación del KBr
  • 24. Sabiendo que el potasio es sólido y que el bromo es diatómico y líquido en condiciones estándar, calcular la energía reticular del bromuro de potasio. (Datos: HformKBr(s) = –391,8 kJ/mol; HsublK(s) = 81,3 kJ/mol; HvapBr2(l) = 30,7 kJ/mol; HdisBr2(g) = 193,5 kJ/mol; HionK = 418,4 kJ/mol, HafinBr = –321,9 kJ/mol) Tomado de www.elvesper.net
  • 25. Problemas y ejercicios de Principios de Química y Estructura Atómica y Molecular http://triplenlace.com/principios-de-quimica- y-estructura-atomica-y-molecular/ Más…