Die Bindungsenergie ist eine messbare Anziehungskraft zwischen den Atomen in einem Molekül und kann verwendet werden, um die Ergebnisse von Reaktionen vorherzusagen. EINchemische Bindungist einstabile Anordnung der Elektronen, und die Energie, die zum Aufbrechen jeder Bindung erforderlich ist, kann in einer Referenztabelle nachgeschlagen und in Bindungsenergieberechnungen verwendet werden, um die in einer Reaktion erwartete Gesamtenergieänderung zu ermitteln.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
Bindungsenergie (BE) Formel: Δ EReaktion = ∑ BE Bindungen gebrochen − ∑ BE Bindungen gebildet
Sie können die Energie, die bei einer Reaktion freigesetzt (oder benötigt) wird, ermitteln, indem Sie die Differenz zwischen der Bindungsenergie der Bindungen, die brechen, und der Bindungsenergie der Bindungen, die gebildet werden, bilden.
Faktoren, die die Haftfestigkeit beeinflussen
Die Bindungsstärke wird durch die Bindungslänge beeinflusst, die durch Atomradius, Kernladung, Elektronegativität und ob die Bindung eine Einfach-, Doppel- oder Dreifachbindung ist, beeinflusst wird. Beachten Sie, dass es Ausnahmen gibt, aber es liefert einen Gesamttrend.
Atomradius, wenn groß, bedeutet, dass die äußeren Elektronen weit von der Anziehungskraft des positiv geladenen Kerns entfernt sind. Zwei kleine Atome sind physikalisch näher beieinander als große, sodass die Bindung stärker wird.
Kernladungwird von der Anzahl der Protonen im Kern beeinflusst. Vergleichen Sie Neon Ne (Ordnungszahl 10) und Natriumion Na+ (Ordnungszahl 11). Beide haben 10 Elektronen, aber Na+ hat 11 Protonen und Neon hat nur 10 Protonen, was zu einer höheren Kernladung für Na+ führt.
Im Periodensystem haben die Elemente, die näher an der rechten Seite liegen, mehrElektronegativitätund bilden daher stärkere Bindungen als diejenigen, die näher an der linken Seite liegen. Außerdem haben Elemente, die weiter oben im Periodensystem liegen, eine höhere Elektronegativität als solche, die weiter unten liegen. Fluor ist beispielsweise viel reaktiver als Jod und Kohlenstoff ist reaktiver als Lithium.
Doppelbindungenbenötigen wesentlich mehr Energie, bevor sie gebrochen werden können. Beachten Sie den Unterschied in den unten aufgeführten Bindungsenergien für Kohlenstoff.
Einfachbindung: CC-Bindungsenergie beträgt 346 kJ/mol
Doppelbindung: C=C-Bindungsenergie beträgt 602 kJ/mol
Dreifachbindung: C-C-Bindungsenergie beträgt 835 kJ/mol
Beispielhafte Berechnungen der Anleiheenergie
Wie groß ist die Energieänderung, wenn HCl zu C. hinzugefügt wird, verwenden Sie die angegebene Tabelle der Bindungsenergien2H4 C. produzieren2H5Cl?
H—Cl |
432 |
CH |
413 |
C=C |
602 |
C—C |
346 |
C—Cl |
339 |
Freitexte: https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Physical_and_Theoretical_Chemistry_Textbook_Maps/Supplemental_Modules_(Physical_and_Theoretical_Chemistry)/Chemical_Bonding/Fundamentals_of_Chemical_Bonding/Chemical_Bonds/Bond_Lengths_and_Energies
Bindungsenergieformel
Die Energieänderung der Reaktion ist gleich der Summe der Bindungsenergie der aufgebrochenen Bindungen minus der Summe der Bindungsenergie der gebildeten Bindungen.
\Delta E_{Reaktion}=\Sigma BE_{Bindungen gebrochen}-\Sigma BE_{Bindungen gebildet}
Zeichne die Moleküle: H2C=CH2 + H-Cl ⟹ H3C—CH2-Cl
Sie können sehen, dass die Doppelbindung zwischen den Kohlenstoffen bricht und zu einer Einfachbindung wird. Sie wissen, dass die Salzsäure, HCl, in die Ionen H+ und Cl- dissoziiert und diese Ionen an die Kohlenstoffkettenstruktur binden.
Gebrochene Bindungen (Bindungsenergie kJ/mol):
C=C (602)
H—CL (432)
Fügen Sie diese nun zusammen:
\Sigma BE_{Bindungen gebrochen}=602+432=1034
Gebildete Bindungen (Bindungsenergie kJ/mol):
C—C (346)
C-Cl (339)
C—H (413)
Fügen Sie diese nun zusammen:
\Sigma BE_{Bindungen gebildet}=346+339+413=1089
\Delta E_{Reaktion}=\Sigma BE_{Bindungen gebrochen}-\Sigma BE_{Bindungen gebildet}=1034-1089=-55\text{kJ}
Das Endergebnis,-55 kJ, negativ ist, was darauf hindeutet, dass die Reaktion exotherm war (freigesetzte Wärme).