Kako izračunati entalpiju obveznica

Kada molekule nastanu spajanjem atoma koji tvore veze, postupak ili zahtijeva unos energije za stvaranje veze ili oslobađanje energije kao topline, jer dotični atomi to "žele" veza. U oba slučaja, sustav koji se sastoji od molekula reaktanata i molekula proizvoda podvrgava se energetskoj promjeni, koja se u ovom kontekstu naziva promjenom entalpije.

Molekule, kao što vjerojatno znate, dolaze u svim vrstama "okusa" i broju različitih veza i vrsta veza uočenih između različitih vrsta atoma (C−C, C = C, C−H, N−O, C = O i tako dalje) rezultira širokim spektrom entalpija veza. Promjena entalpije za reakciju može se izračunati iz pojedinačnih vrijednosti entalpije veze na jednostavan aritmetički način.

Atomi obično ne "vole" postojati samostalno; većina je prokleta rasporedom svojih elektrona koji ih ostavlja u manje od optimalnih energetskih stanja. Samo dijeljenjem, doniranjem ili dobivanjem elektrona većina atoma može postići niže (tj. Poželjno) energetsko stanje. (Plemeniti plinovi, poput helija i neona, značajne su iznimke.)

Kada atomi dijele elektrone da bi stvorili veze, rezultirajuća veza naziva se kovalentnom vezom. Voda (H₂O) jedan je od mnogih svakodnevnih primjera spojeva s kovalentnim vezama. S druge strane, kada je razlika u elektronegativnosti između atoma dovoljno velika, jedan atom u efekt izvuče elektron iz drugog, stvarajući ionsku vezu, kao u kuhinjskoj soli (natrijev klorid ili NaCl).

Različite vrste veza imaju različitu energiju veze na temelju broja uključenih elektronskih parova (dvije u takozvanoj jednostrukoj vezi, četiri u dvostrukoj vezi i osam u trostrukoj vezi) i kako su dva atoma međusobno povezana u smislu električnog potencijala i drugih čimbenika. Rezultat je taj da pojedinačne energije veze, ili entalpije veza, su eksperimentalno utvrđeni,

Entalpija je količina u termodinamici koja opisuje toplinu koja se prenosi tijekom kemijskih reakcija. Kao toplinu, može se smatrati jednim od mnogih oblika energije u fizičkoj znanosti (npr. Gravitacijska potencijalna energija, kinetička energija, zvučna energija i tako dalje).

Entalpija veze je energija potrebna za stvaranje ili prekidanje dane veze. Njegova se vrijednost može mijenjati između molekula, čak i za istu vrstu veze. Na primjer, energija veze H₂Dvije O-H veze O-a su 464 kilodžula po molu (kJ / mol), ali u metanolu (CH₃OH) jednostruka veza O-H ima entalpiju od 427 kJ / mol.

Entalpija veze D_{x − y} dvoatomske molekule plina XY je promjena entalpije za postupak predstavljen generičkom reakcijom:

XY (g) → X (g) + Y (g)

ΔH ° (298 K) = D_{x − y}

Bilo koja formula entalpije veze daje se na 298 K prema dogovoru radi standardizacije jednadžbe. To je približno sobna temperatura, jednaka 25 ° C ili 77 ° F. U stvarnosti je gornja reakcija najčešće hipotetička, jer većina molekula ne postoji kao monatomski plinovi pri 298 K.

Ako imate jednostavnu reakciju između dvije molekule i znate entalpije veze pojedinca obveznice, možete koristiti sljedeći odnos za izračunavanje ukupne promjene entalpije za reakcija. Ako je negativan, oslobađa se toplina, a reakcija je egzotermna; ako je pozitivna, reakcija je endotermna (i neće se nastaviti bez dodavanja energije).

H_rxn= ΣΔH_slomljen+ ΣΔH_napravio

Izračunajte entalpiju reakcije:

CO (g) + 2H₂(g) ⟶ CH₃OH (g)

Entalpija veza u molekuli može se odrediti iz entalpija pojedinih veza. Za to pogledajte tablicu kao što je stranica navedena u Resursima.

Možete vidjeti da su ukupno prekinute tri veze: trostruka veza između C i O i dvije H-H veze. Ukupna entalpija je 1072 + 2 (432) = 1.936 kJ.

Broj formiranih obveznica je pet: tri C−H veze, jedna C-O veza i jedna O-H veza. Ukupna entalpija ovih veza je 3 (411) + 358 + 459 = 2.050 kJ.

Tako je ukupna promjena entalpije 1.936 - 2.050 = −114 kJ. Negativni znak pokazuje da je reakcija egzotermna, oslobađa, a ne zahtijeva energiju za nastavak.