Energia reticolare nei solidi ionici: concetto e valutazione
L’energia reticolare di un solido ionico è l’energia rilasciata durante la formazione del reticolo cristallino solido partendo dagli ioni isolati nello stato gassoso. Nei solidi ionici, ioni positivi e negativi si trovano sui nodi del reticolo cristallino e sono uniti da intense forze di tipo coulombiano che formano dei cristalli complessi a causa dei differenti raggi ionici e delle interazioni tra cariche di segno opposto.
Tutti i solidi ionici formano cristalli in cui gli ioni si dispongono alternati. Il fattore che determina la forza di questi cristalli è chiamato energia reticolare, la quale viene espressa in kJ/mol e rappresenta un parametro di riferimento per spiegare la stabilità dei solidi ionici. Tuttavia, l’energia reticolare non può essere determinata direttamente e viene ottenuta attraverso un ciclo termodinamico noto come ciclo di Born-Haber.
La valutazione quantitativa dell’energia reticolare di un cristallo ionico si ottiene dalle interazioni coulombiane tra gli ioni presenti, ovvero le forze di attrazione di ioni di carica opposta e di repulsione dovute alla compenetrazione delle nubi elettroniche. L’energia potenziale tra ioni di segno opposto, che rappresenta la forza di attrazione, è inversamente proporzionale alla loro distanza, mentre l’energia di repulsione è inversamente proporzionale alla n-esima potenza della distanza tra gli ioni.
La forza del legame tra ioni di segno opposto è influenzata principalmente dal raggio ionico degli ioni, con un’evidente diminuzione dell’energia reticolare se i raggi ionici aumentano. Inoltre, solidi ionici costituiti da ioni bivalenti tendono ad avere un’energia reticolare maggiore rispetto a quelli costituiti da ioni monovalenti.
Una tabella riporta le energie reticolari di alcuni solidi ionici, confermando che l’energia reticolare aumenta la forza del legame. Ad esempio, confrontando le energie reticolari di NaCl e NaBr, si evidenzia che NaCl ha un’energia reticolare maggiore a causa del raggio ionico inferiore dell’anione Cl– rispetto a Br–.
In conclusione, l’aumento dell’energia reticolare comporta una maggiore difficoltà nel separare gli ioni presenti nel reticolo cristallino, determinandone la stabilità. Pertanto, i solidi ionici non passano allo stato gassoso a temperatura ambiente e fondono ad alte temperature.
