Siklus Born-Haber dalam Pentuan Energi Kristal Ionik

Energi kristal dari semua jenis atom yang beragregat membentuk kristal ionik dapat ditentukan dengan cara yang sederhana, berbeda dengan pembentukan ikatan kovalen. Hal ini dapat terjadi sebab gaya mekanika kuantum murni dalam kristal ion sangat kecil dibandingkan dengan gaya elektrostatik. Energi pembentukan kristal ionik dari ion-ion dapat ditentukan dengan menggunaakan persamaan Born-Madelung.

Pengukuran melalui percobaan secara langsung terhadap energi kristal sangat sulit untuk dilakukan. Jadi hasil perhitungan energi kristal biasanya dicocokkan terhadap percobaan secara tidak langsung melalui siklus Born-Haber. Sebagai contoh, dalam pembentukan kristal alkali halida dari unsur-unsurnya dapat dianggap melalui tahap-tahap siklus berikut:

Menurut hukum Hess:

            Q = U – ½ D + E – I – S……………………. (Persamaan 2)

Semua nilai dalam persamaan 2 diperoleh dari percobaan, kecuali untuk nilai U, sehingga energi kisi kristal dapat dihitung. Adapun nilai percobaan dan nilai perhitungan energi kristal alkali halida dapat dilihat pada tabel 1.

Tabel 1. Komponen siklus Born-Haber dalam kilokalori per mol

	Q	U	S	I	½ D	E
LiF	146,3	244,9	37,1	124,2	18,3	81,0
NaF	136,0	217,7	26,0	118,4	18,3	81,0
NaI	68,8	165,2	26,0	118,4	25,5	73,5
AgCl	19,4	205,0	69,0	174,7	29,0	87,1
MgO	146,0	940,0	36,5	520,6	59,2	-178

(Sunarya, 2003)

Secara umum, nilai yang diperoleh dari persamaan 1 menunjukkan hasil yang tidak jauh berbeda dari data yang diberikan dalam tabel. Jadi persamaan Born-Madelung dapat diterapkan pada hampir semua jenis kristal, tidak hanya kristal ionik tetapi juga dalam kristal kovalen, seperti intan.

Siklus Born-Haber memberikan pandangan tentang pembentukan kristal yang stabil secara termodinamik, yang melibatkan kalor reaksi (ΔH), bukan perubahan energi bebas.

Termodinamika atau energitika kimia merupakan suatu ilmu kimia yang menyangkut perubahan energi yang menyertaiproses kimia dan proses fisika. Dengan mempelajari ilmu ini kita akan mengetahui bagaimana perubahan yang terjadi di dalam suatu sistem. Keadaan sistem adalah kondisi sistem yang terdiri dari tekanan, suhu, mol tiap komponen serta fase dari masing-masing komponen. Adapun beberapa aspek termodinamika yang berhubungan dengan pembentukan senyawa ionik antara lain:

Entalpi

Sebagian besar reaksi kimia tidak dilakukan pada volume yang tetap, melainkan pada wadah yang terbuka pada tekanan yang tetap. Untuk menghindari keterikatan terhadap kerja-volum tersebut, bila panas reaksi diukur pada tekanan tetap, maka didefinisikan fungsi keadaan baru yang disebut entalpi (H). Perubahan entalpi pada tekanan tetap dapat dinyatakan sebagai:

ΔH = ΔU + P ΔV

Perubahan yang terjadi pada entalpi sama dengan panas yang diserap sistem pada tekanan tetap. Jadi, pada reaksi kimia ΔH menyatakan panas (kalor) reaksi pada tekanan tetap. Entalpi sistem merupakan fungsi keadaan, yang harganya tidak tergantung pada jalannya perubahan tetapi hanya bergantung pada keadaan awal dan keadaan akhir (Hukum Hess). Jadi, setiap proses atau reaksi yang dikerjakan pada tekanan tetap, akan disertai dengan penyerapan atau pelepasan kalor yang sama dengan selisih entalpi sistem. Sebagai contoh pada pembentukan padatan NaCl dari unsur Na_(s) dan Cl_2(g) yaitu:

Na_(s) + ½ Cl_2(g) → NaCl_(s)   ΔH = -411,12 kJ

Panas Pembentukan Standar (Standard Heat of Formation)

Panas pembentukan standar (ΔH­_f^o) merupakan salah satu aspek termodinamika kimia yang memiliki peran penting dalam menentukan panas reaksi standar berbagai macam perubahan kimia. Dimana pada perhitungan tersebut, ΔH­_f^o unsur-unsur dalam bentuknya paling stabil pada 298K, 1 atm dengan satuan kJ mol^-1. Nilai ΔH­_f^o masing-masing zat dapat dilihat pada tabel. Sebagai contoh, pada reaksi antara

Na(s)  + ½ Br_2(g) →  NaBr_(s) ; maka ΔH­_f^o nya adalah:

ΔH­_reaksi = (1 mol NaBr x ΔH­_f^o NaBr) – (1 mol Na x ΔH­_f^o Na) + ( ½ mol Br₂ x ΔH­_f^o Br₂)

ΔH­_reaksi = (-360) – (16,21) + ( ½ x 30,39)

            = -361,02 kJ mol^-1