結合を形成する原子の結合によって分子が形成される場合、プロセスには次のいずれかが必要です。 問題の原子が「望んでいる」ので、結合を作成するためのエネルギーの入力、または熱としてのエネルギーの解放 つなぐ。 いずれの場合も、反応物分子と生成物分子からなるシステムはエネルギー変化を受けます。これは、この文脈ではエンタルピー変化と呼ばれます。
ご存知かもしれませんが、分子にはさまざまな「フレーバー」があり、さまざまな種類の原子間で観察されるさまざまな結合や結合の種類の数(C−C、C = C、C−H、N−O、C = Oなど)は、さまざまな結合エンタルピーをもたらします。 反応のエンタルピー変化は、簡単な算術的な方法で結合エンタルピーの個々の値から計算できます。
化学結合とは何ですか?
原子は通常、それ自体で存在することを「好まない」。 ほとんどは、最適とは言えないエネルギー状態のままになる電子の配置で呪われています。 電子を共有、提供、または獲得することによってのみ、ほとんどの原子はより低い(つまり、好ましい)エネルギー状態を達成することができます。 (ヘリウムやネオンなどの希ガスは、注目すべき例外です。)
原子が電子を共有して結合を作成する場合、結果として生じる接続は共有結合と呼ばれます。 水(H2O)は、共有結合を持つ化合物の多くの日常的な例の1つです。 一方、原子間の電気陰性度の差が十分に大きい場合、1つの原子は 効果は、他の電子から電子をヤンクし、食卓塩(塩化ナトリウム、または NaCl)。
異なる種類の結合は、関与する電子対の数に基づいて異なる結合エネルギーを持ちます(いわゆる単結合では2つ、4つ) 二重結合で8つ、三重結合で8つ)、電位やその他の要因の観点から2つの原子が互いにどのように関係しているか。 結果は、その個々の結合エネルギー、または 結合エンタルピー、 実験的に決定されています、
結合エンタルピーとは何ですか?
エンタルピー は、化学反応中に伝達される熱を表す熱力学の量です。 熱として、それは物理科学における多くの形態のエネルギーの1つと考えることができます(例えば、重力ポテンシャルエネルギー、運動エネルギー、音波エネルギーなど)。
結合エンタルピー は、特定の結合を形成または切断するために必要なエネルギーです。 その値は、同じタイプの結合であっても、分子間で変化する可能性があります。 たとえば、Hの結合エネルギー
結合エンタルピー方程式
結合エンタルピーDx−y 二原子ガス分子のXYは、一般的な反応で表されるプロセスのエンタルピー変化です。
XY(g)→X(g)+ Y(g)
ΔH°(298 K)= Dx−y
結合エンタルピーの式は、式を標準化するために、慣例により298Kで与えられます。 これはほぼ室温で、25°Cまたは77°Fに相当します。 実際には、ほとんどの分子は298 Kで単原子ガスとして存在しないため、上記の反応はほとんどの場合仮想的です。
2つの分子間で単純な反応があり、個人の結合エンタルピーがわかっている場合 債券の場合、次の関係を使用して、 反応。 負の場合、熱が放出され、反応は発熱します。 陽性の場合、反応は吸熱反応です(そしてエネルギーを追加しないと進行しません)。
Hrxn=ΣΔH壊れた+ΣΔH製
結合エンタルピー問題の例
反応のエンタルピーを計算します。
CO(g)+ 2 H2(g)⟶CH3OH(g)
分子内の結合のエンタルピーは、個々の結合のエンタルピーから決定できます。 これについては、「参考文献」に記載されているページなどの表を参照してください。
合計3つの結合が切断されていることがわかります。CとOの間の三重結合と2つのH-H結合です。 総エンタルピーは1072+ 2(432)= 1,936kJです。
形成される結合の数は5つです:3つのC−H結合、1つのC-O結合および1つのO-H結合。 これらの結合の合計エンタルピーは3(411)+ 358 + 459 = 2,050kJです。
したがって、総エンタルピー変化は1,936 − 2,050 = −114 kJ. 負の符号は、反応が発熱性であり、進行するためにエネルギーを必要とするのではなく、解放することを示します。