Le cycle de Born-Haber, ou cycle de Born-Fajans-Haber, est une technique permettant de calculer l'énergie réticulaire (enthalpie de cristallisation) d'un cristal ionique. Il est issu des travaux du physicien allemand Max Born, du chimiste allemand Fritz Haber et du physico-chimiste polonais Kazimierz Fajans.
La stabilité d'un cristal est caractérisée par son énergie réticulaire . Cette dernière représente la quantité d'énergie nécessaire pour décomposer une mole d'un solide cristallisé en ses ions constituants en phase gazeuse. Plus est importante, plus le solide est stable. Dans le diagramme ci-dessous, l'énergie réticulaire est notée .
Exemple de calcul centré|600px|Cycle de Born-Haber de formation du chlorure de sodium. L'énergie réticulaire est l'énergie .
L'exemple classique est celui du réseau de chlorure de sodium . L'énergie réticulaire correspond à l'énergie libérée lors de la formation du réseau de solide à partir des ions et à l'état gazeux selon la réaction :
La réaction s'effectue à pression et température constantes, elle est ici considérée à la pression standard de . Les étapes intermédiaires considérées pour cette réaction sont :
1a - Le sodium gazeux ionisé (g) gagne un électron pour former le sodium monoatomique gazeux (g) ; l'énergie nécessaire est l'opposé de l'enthalpie d'ionisation :
2a - Le sodium monoatomique gazeux (g) devient le sodium solide (s) ; l'énergie nécessaire est l'opposé de lenthalpie de sublimation :
1b - Le chlore monoatomique gazeux ionisé (g) perd un électron pour former le chlore monoatomique gazeux (g) ; l'énergie nécessaire est l'opposé de laffinité électronique :
2b - Le chlore monoatomique gazeux (g) s'associe pour former le dichlore gazeux (g) selon la réaction ; l'énergie nécessaire est l'opposé de lenthalpie de dissociation :
3- Le sodium solide (s) et le dichlore gazeux (g) forment le chlorure de sodium solide selon la réaction ; l'énergie nécessaire est lenthalpie standard de formation :
Le bilan énergétique du cycle s'écrit finalement :
Le cycle de Haber est principalement utilisé pour estimer l'enthalpie standard de formation (ici celle du chlorure de sodium solide (s)) à partir des autres données, plus accessibles :
Notes et références
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