אנרגיית הקשר היא משיכה מדידה בין האטומים במולקולה וניתן להשתמש בה לחיזוי תוצאות התגובות. אקשר כימיהואסידור יציב של אלקטרונים, ואת האנרגיה הנדרשת כדי לשבור כל קשר ניתן לחפש בטבלת התייחסות ולהשתמש בחישובי אנרגיית קשר כדי למצוא את השינוי הכולל באנרגיה הצפוי בתגובה.
TL; DR (ארוך מדי; לא קרא)
נוסחת אנרגיה אג"ח (BE): Δ Eתְגוּבָה = ∑ להיות אגרות חוב שבורות - ∑ תהיה קשרים נוצרו
אתה יכול למצוא את האנרגיה המשתחררת (או נדרשת) כאשר מתרחשת תגובה על ידי לקיחת ההבדל בין אנרגיית הקשר של הקשרים הנשברים לבין אנרגיית הקשר של הקשרים שנוצרים.
גורמים המשפיעים על חוזק האג"ח
חוזק הקשר מושפע מאורך הקשר, המושפע מרדיוס האטום, ממטען גרעיני, מנגנון אלקטרוני והאם הקשר הוא קשר יחיד, כפול או משולש. שימו לב שישנם יוצאים מן הכלל, אך זה מספק מגמה כוללת.
רדיוס אטומי, אם גדול, פירושו שהאלקטרונים החיצוניים רחוקים ממשיכת הגרעין הטעון באופן חיובי. שני אטומים קטנים יהיו קרובים זה לזה פיזית יותר גדולים, כך שהקשר יהיה חזק יותר.
מטען גרעינימושפע ממספר הפרוטונים בגרעין. השווה בין ניאון Ne (מספר אטומי 10) לבין יון נתרן Na + (מספר אטומי 11). לשניהם 10 אלקטרונים, אך ל- Na + 11 פרוטונים, ולניאון רק 10 פרוטונים, מה שמביא למטען גרעיני גבוה יותר עבור Na +.
בטבלה המחזורית, לאלמנטים הקרובים יותר לצד ימין יש יותרשליליות אלקטרוניתולכן יווצרו קשרים חזקים יותר מאלו הקרובים יותר לצד שמאל. כמו כן, לאלמנטים הנמצאים קרוב יותר לראש הטבלה המחזורית יש יותר אלקטרונגטיביות מאלו הקרובים יותר לתחתית. כדוגמה, פלואור הוא הרבה יותר תגובתי מיוד ופחמן תגובתי יותר מאשר ליתיום.
קשרים כפוליםדורשים הרבה יותר אנרגיה לפני שהם יכולים להישבר. שימו לב להבדל באנרגיות הקשר המפורטות להלן עבור פחמן.
קשר יחיד: אנרגיית C-C היא 346 kJ / mol
קשר כפול: C = אנרגיית הקשר C היא 602 kJ / mol
קשר משולש: אנרגיית הקשר C ≡ C היא 835 kJ / mol
דוגמאות לחישובי אנרגיית אג"ח
בעזרת טבלת אנרגיות הקשר שניתנו, מהו שינוי האנרגיה כאשר HCl מתווסף ל- C.2ה4 לייצר C2ה5קל?
H-Cl |
432 |
ג — ח |
413 |
C = C |
602 |
ג — ג |
346 |
ג — קל |
339 |
LibreTexts: 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
פורמולת אנרגיה בונד
שינוי האנרגיה של התגובה שווה לסכום אנרגיית הקשר של הקשרים שנשברו פחות סכום אנרגיית הקשר של הקשרים שנוצרו.
\ דלתא E_ {תגובה} = \ סיגמא BE_ {אג"ח שבורות} - \ סיגמא BE_ {אג"ח נוצרו}
צייר את המולקולות: H2C = CH2 + H-Cl ⟹ H3C-CH2-Cl
אתה יכול לראות שהקשר הכפול בין הפחמנים נשבר והופך לקשר יחיד. אתה יודע שחומצה הידרוכלורית, HCl, תתנתק ליונים H + ו- Cl-, ויונים אלה יתקשרו עם מבנה שרשרת הפחמן.
אגרות חוב שבורות (אנרגיית קשר kJ / mol):
C = C (602)
H — CL (432)
כעת הוסיפו אותם יחד:
\ Sigma BE_ {אגרות חוב שבורות} = 602 + 432 = 1034
אג"ח נוצרו (אנרגיית קשר kJ / mol):
C-C (346)
C — Cl (339)
C — H (413)
כעת הוסיפו אותם יחד:
\ Sigma BE_ {אג"ח נוצרו} = 346 + 339 + 413 = 1089
\ Delta E_ {response} = \ Sigma BE_ {קשרים שבורים} - \ Sigma BE_ {קשרים נוצרו} = 1034-1089 = -55 \ text {kJ}
התוצאה הסופית,-55 kJ, הוא שלילי, מה שמעיד שהתגובה הייתה אקסותרמית (שחרור החום).
