Cuando tiene una pieza de Na metal y gas de cloro en una caja cerrada, ¿cómo reaccionaría una molécula de cloro con un átomo de Na para formar un enlace iónico de NaCl? ¿Y cómo formarían estos iones NaCl un cristal?

Me pidieron que respondiera, pero la respuesta de David Kahana a Cuando tiene una pieza de Na metal y Cloro gaseoso en una caja cerrada, ¿cómo reaccionaría una molécula de Cloro con un átomo de Na para formar un enlace iónico de NaCl? ¿Y cómo formarían estos iones NaCl un cristal? Ya entra en gran detalle sobre los procesos involucrados. Entonces, proporcionaré un enlace a un video del proceso en acción, que explica cómo procede el proceso:

Lo único que ni la respuesta de David ni el video realmente describen es por qué el NaCl forma cristales. La respuesta es la carga electrostática. A medida que se forman los iones Na + y Cl-, se precipitarán fuera del gas. Los cationes se sentirán naturalmente atraídos por la carga opuesta de los aniones, y viceversa. Al mismo tiempo, los iones con la misma carga se repelerán entre sí. Esto da como resultado que los iones se encuentren naturalmente en un patrón en el que la fuerza de atracción de los iones con carga opuesta, menos la fuerza repulsiva de los iones con carga similar, sea lo más grande posible. Como resultado, la estructura cristalina de NaCl es ese patrón.

La reacción procederá muy fácilmente si el metal de sodio se calienta primero.

Es una reacción fuertemente exotérmica que producirá una llama brillante y mucho calor a medida que el cloro oxida el sodio.

Pero, por supuesto, la reacción no será entre una molécula de Cl2 y un solo átomo de Na; primero será necesario disociar el gas Cl2 en dos átomos separados, ya que la formación de NaCl2 no es energéticamente favorable, simplemente cuesta demasiada energía. para formar un ion Na 2+.

La entalpía de disociación de enlace para el cloro es de aproximadamente 121 kJ / mol.

[matemáticas] \ frac {1} {2} Cl ^ 2 \ rightarrow Cl [/ matemáticas]

También le costará energía hacer que el sodio metálico se sublimar en la fase gaseosa. Esto equivale a 107 kJ / mol.

Entonces los átomos de Na gaseosos deben ser ionizados.

[matemáticas] Na \ rightarrow Na ^ + + e ^ – [/ matemáticas]

La primera energía de ionización del sodio es 496 kJ / mol.

Luego, los átomos de cloro aceptan los electrones, formando un ion, que libera una energía de -349 kJ / mol, correspondiente a la primera afinidad electrónica del cloro.

[matemáticas] Cl + e ^ – \ rightarrow Cl ^ – [/ matemáticas]

Finalmente, los iones Na + y Cl- pueden condensarse fuera de la fase gaseosa en un cristal unido iónicamente, liberando una energía de red de -787 kJ / mol.

Entonces, en general, la reacción liberará alrededor de -411 kJ / mol.

En detalles, la cinética de reacción real será, por supuesto, más complicada, pero esto da la idea básica.

Es espectacular de ver: se puede hacer en un recipiente transparente.