Considere la transferencia en fase gaseosa de un electrón de...

Considere la transferencia en fase gaseosa de un electrón de un átomo de sodio a uno de cloro: $$ \mathrm{Na}(g)+\mathrm{Cl}(g) \longrightarrow \mathrm{Na}^{+}(g)+\mathrm{Cl}^{-}(g) $$ (a) Escriba esta reacción como la suma de dos reacciones, una relacionada con una energía de ionización y otra relacionada con una afinidad electrónica. (b) Utilice el resultado de la parte (a), los datos de este capítulo y la ley de Hess para calcular la entalpía de la reacción anterior. ¿La reacción es exotérmica o endotérmica? (c) La reacción entre sodio metálico y cloro gaseoso es altamente exotérmica y produce $\mathrm{NaCl}(\mathrm{s})$, cuya estructura vimos en la sección 2.6. Comente acerca de esta observación en relación con la entalpía calculada para la reacción en fase gaseosa antes mencionada.

Considere la transferencia en fase gaseosa de un electrón de un átomo de sodio a uno de cloro:
$$
\mathrm{Na}(g)+\mathrm{Cl}(g) \longrightarrow \mathrm{Na}^{+}(g)+\mathrm{Cl}^{-}(g)
$$
(a) Escriba esta reacción como la suma de dos reacciones, una relacionada con una energía de ionización y otra relacionada con una afinidad electrónica. (b) Utilice el resultado de la parte (a), los datos de este capítulo y la ley de Hess para calcular la entalpía de la reacción anterior. ¿La reacción es exotérmica o endotérmica? (c) La reacción entre sodio metálico y cloro gaseoso es altamente exotérmica y produce $\mathrm{NaCl}(\mathrm{s})$, cuya estructura vimos en la sección 2.6. Comente acerca de esta observación en relación con la entalpía calculada para la reacción en fase gaseosa antes mencionada.

Key Concepts

Lattice Energy

Lattice energy is the energy released when gaseous ions come together to form an ionic solid structure, such as sodium chloride. Although the calculated gas-phase reaction may have a particular enthalpy change, the formation of a solid lattice in the overall reaction between sodium metal and chlorine gas releases much more energy, explaining the highly exothermic nature of the formation of NaCl(s).

Reaction Enthalpy

Reaction enthalpy refers to the net heat absorbed or released during a chemical reaction under constant pressure. In this problem, it is determined by combining the ionization energy of sodium and the electron affinity of chlorine, providing insight into whether the gas-phase electron transfer process is overall endothermic or exothermic.

Hess's Law

Hess's Law is the principle stating that the total enthalpy change of a chemical reaction is independent of the pathway between initial and final states. This concept allows one to calculate the overall reaction enthalpy by summing the enthalpy changes of individual steps—such as ionizing sodium and adding an electron to chlorine—even if these steps occur separately.

Electron Affinity

Electron affinity is the energy change that occurs when a neutral atom in the gaseous phase gains an electron to form a negative ion. For chlorine, this process is typically exothermic, meaning that energy is released when an electron is added to a chlorine atom to form a chloride ion.

Ionization Energy

Ionization energy is the amount of energy required to remove an electron from a neutral atom in the gaseous phase. In this context, it refers to the energy needed to convert sodium gas into a sodium ion plus an electron, and it is an endothermic process since energy must be supplied to overcome the attractive forces holding the electron to the nucleus.

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