Когато молекулите се образуват чрез свързване на атоми, които образуват връзки, процесът или изисква влагане на енергия за създаване на връзка или освобождава енергия като топлина, защото въпросните атоми "искат" връзка. И в двата случая системата, състояща се от реагентните молекули и молекулите на продукта, претърпява енергийна промяна, която в този контекст се нарича енталпийна промяна.
Както вероятно знаете, молекулите се предлагат във всякакви "вкусове" и броя на различните връзки и видове връзки, наблюдавани между различните видове атоми (C−С, С = С, С−Н, N−O, C = O и т.н.) води до голямо разнообразие от енталпии на връзките. Промяната на енталпията за реакция може да бъде изчислена от отделните стойности на енталпията на връзката по прост аритметичен начин.
Какво е химическа връзка?
Атомите обикновено не "обичат" да съществуват сами; повечето са проклети с подреждането на своите електрони, които ги оставят в по-малко от оптималното енергийно състояние. Само чрез споделяне, даряване или получаване на електрони повечето атоми могат да постигнат по-ниско (т.е. за предпочитане) енергийно състояние. (Благородните газове, като хелий и неон, са забележителни изключения.)
Когато атомите споделят електрони, за да създадат връзки, получената връзка се нарича ковалентна връзка. Вода (H2О) е един от многото ежедневни примери за съединения с ковалентни връзки. От друга страна, когато разликата в електроотрицателността между атомите е достатъчно голяма, един атом вътре ефект издърпва електрон от другия, създавайки йонна връзка, както в трапезната сол (натриев хлорид или NaCl).
Различните видове връзки имат различна енергия на връзката въз основа на броя на участващите електронни двойки (две в т.нар. Единична връзка, четири в двойна връзка и осем в тройна връзка) и как двата атома са свързани помежду си по отношение на електрическия потенциал и други фактори. Резултатът е, че отделните енергии на връзката или енталпии на връзките, са експериментално определени,
Какво представлява облигационната енталпия?
Енталпия е количество в термодинамиката, описващо топлината, която се предава по време на химични реакции. Като топлина може да се разглежда като една от многото форми на енергия във физическата наука (напр. Гравитационна потенциална енергия, кинетична енергия, звукова енергия и т.н.).
Енталпия на облигациите е енергията, необходима за образуване или прекъсване на дадена връзка. Стойността му може да се променя между молекулите, дори за същия тип връзка. Например енергията на връзката на Н2Двете O-H връзки на O са 464 килоджаула на мол (kJ / mol), но в метанол (CH3OH) единичната O-H връзка има енталпия от 427 kJ / mol.
Уравненията за енталпия на облигациите
Енталпията на връзката Dx − y на двуатомна молекула газ XY е енталпийната промяна за процеса, представен от общата реакция:
XY (g) → X (g) + Y (g)
ΔH ° (298 K) = Dx − y
Всяка формула за енталпия на връзката се дава при 298 K по конвенция за стандартизиране на уравнението. Това е приблизително стайна температура, равна на 25 ° C или 77 ° F. В действителност реакцията по-горе е най-често хипотетична, тъй като повечето молекули не съществуват като едноатомни газове при 298 К.
Ако имате проста реакция между две молекули и познавате енталпиите на връзката на индивида облигации, можете да използвате следната връзка, за да изчислите общата промяна в енталпията за реакция. Ако е отрицателно, се отделя топлина и реакцията е екзотермична; ако е положителна, реакцията е ендотермична (и няма да продължи без добавяне на енергия).
З.rxn= ΣΔHсчупен+ ΣΔHнаправени
Примери за проблеми с енталпията на облигациите
Изчислете енталпията на реакцията:
CO (g) + 2Н2(ж) ⟶ СН3OH (g)
Енталпията на връзките в молекулата може да се определи от енталпиите на отделните връзки. За това вижте таблица като страницата, дадена в Ресурсите.
Можете да видите, че има общо три прекъснати връзки: Тройната връзка между C и O и двете H-H връзки. Общата енталпия е 1072 + 2 (432) = 1,936 kJ.
Броят на образуваните връзки е пет: три С−Н връзки, една С-О връзка и една О-Н връзка. Общата енталпия на тези връзки е 3 (411) + 358 + 459 = 2050 kJ.
По този начин общото изменение на енталпията е 1 936 - 2 050 = -114 kJ. Отрицателният знак показва, че реакцията е екзотермична, освобождава, вместо да изисква енергия, за да продължи.