როგორ გამოვთვალოთ ბონდის ენთალპია

როდესაც მოლეკულები წარმოიქმნება ატომების შეერთებით, რომლებიც წარმოქმნიან კავშირებს, ამ პროცესს ან სჭირდება ენერგიის შეტანა ბმის შესაქმნელად ან ენერგიას ათავისუფლებს სითბოს სახით, რადგან მოცემულ ატომებს "სურთ" ობლიგაცია. ორივე შემთხვევაში, რეაქტიული მოლეკულებისგან და პროდუქტის მოლეკულებისგან შემდგარი სისტემა განიცდის ენერგიის ცვლილებას, რასაც ამ კონტექსტში ენთალპიის ცვლილებას უწოდებენ.

როგორც მოგეხსენებათ, მოლეკულები გვხვდება ყველანაირი "არომატით" და სხვადასხვა ობლიგაციებისა და ბმების ტიპების რაოდენობით, რომლებიც შეინიშნება სხვადასხვა ტიპის ატომებს შორის−C, C = C, C−H, N−O, C = O და ა.შ.) იწვევს ობლიგაციების ენთალპიების მრავალფეროვნებას. რეაქციისთვის ენტალპიის ცვლილება შეიძლება გამოითვალოს ბმის ენტალპიის ინდივიდუალური მნიშვნელობებიდან მარტივი არითმეტიკული გზით.

ატომებს, როგორც წესი, არ მოსწონთ საკუთარი თავის არსებობა; უმეტესობა დაწყევლილია მათი ელექტრონების წყობით, რაც მათ ტოვებს ნაკლებად ოპტიმალურ ენერგეტიკულ მდგომარეობებში. მხოლოდ ელექტრონების გაზიარებით, შემოწირულობით ან მოგებით შეიძლება უმეტესმა ატომმა მიაღწიოს უფრო დაბალ (ანუ სასურველია) ენერგეტიკულ მდგომარეობას. (კეთილშობილი გაზები, როგორიცაა ჰელიუმი და ნეონი, გამონაკლისია).

როდესაც ატომები ელექტრონებს ანაწილებენ ობლიგაციების შესაქმნელად, მიღებულ კავშირს კოვალენტურ კავშირს უწოდებენ. წყალი (H₂ო) არის კოვალენტური ობლიგაციების მქონე ნაერთების მრავალი ყოველდღიური მაგალითი. მეორეს მხრივ, როდესაც ატომებს შორის ელექტრო ნეგატიურობის სხვაობა საკმარისად დიდია, ერთი ატომია მოქმედება ელექტრონს ანადგურებს მეორისგან და ქმნის იონურ კავშირს, როგორც სუფრის მარილში (ნატრიუმის ქლორიდი, ან NaCl).

სხვადასხვა სახის ობლიგაციებს აქვთ განსხვავებული ობლიგაციური ენერგია ელექტრონული წყვილების რაოდენობის გათვალისწინებით (ორი ე.წ. ერთ კავშირში, ოთხი ორმაგ კავშირში და რვა სამმაგი ბმით) და როგორ უკავშირდება ორი ატომი ერთმანეთს ელექტრული პოტენციალისა და სხვა ფაქტორების მიხედვით. შედეგი არის ის, რომ ინდივიდუალური კავშირის ენერგია, ან ბონდის ენთალპიები, ექსპერიმენტულად დადგენილია,

ენთალპია არის თერმოდინამიკის სიდიდე, რომელიც აღწერს სითბოს, რომელიც გადადის ქიმიური რეაქციების დროს. როგორც სითბო, იგი შეიძლება ვიფიქროთ, როგორც ფიზიკის მეცნიერებაში ენერგიის მრავალი ფორმადან ერთ – ერთი (მაგ., გრავიტაციული პოტენციური ენერგია, კინეტიკური ენერგია, ბგერითი ენერგია და ა.შ.).

ბონდის ენთალპია არის ენერგია, რომელიც მოცემული ობლიგაციის წარმოსაქმნელად ან გასაღებად არის საჭირო. მისი მნიშვნელობა შეიძლება შეიცვალოს მოლეკულებს შორის, თუნდაც იგივე ტიპის ბმებისთვის. მაგალითად, H- ს კავშირის ენერგია₂O- ს ორი O − H ობლიგაცია არის 464 კილოჯოლ / მოლზე (კჯ / მოლი), მაგრამ მეთანოლში (CH₃OH) ერთი O − H ბმას აქვს ენტალპია 427 კჯ / მოლი.

ბმის ენტალპია დ_{x − y} დიატომიური გაზის მოლეკულა XY არის ენთალპიის ცვლილება პროცესისთვის, რომელსაც წარმოადგენს ზოგადი რეაქცია:

XY (გ) → X (გ) + Y (გ)

ΔH ° (298 K) = D_{x − y}

ნებისმიერი ობლიგაციის ენტალპიის ფორმულა მოცემულია 298 K ზე პირობითად განტოლების სტანდარტიზაციისთვის. ეს არის დაახლოებით ოთახის ტემპერატურა, ტოლია 25 ° C ან 77 ° F. სინამდვილეში, ზემოთ მოყვანილი რეაქცია ყველაზე ხშირად ჰიპოთეტურია, რადგან მოლეკულების უმრავლესობა არ არსებობს როგორც monatomic აირები 298 K ტემპერატურაზე.

თუ თქვენ გაქვთ მარტივი რეაქცია ორ მოლეკულას შორის და იცით პიროვნების ობლიგაციების ენტალპიები ობლიგაციები, შეგიძლიათ გამოიყენოთ შემდეგი ურთიერთობა რომ გამოანგარიშოთ მთლიანი ენთალპიის ცვლილება რეაქცია თუ ის უარყოფითია, სითბო გამოიყოფა და რეაქცია ეგზოთერმული ხდება; დადებითის შემთხვევაში, რეაქცია ენდოთერმულია (და არ გაგრძელდება ენერგიის დამატების გარეშე).

ჰ_rxn= ΣΔH_{გატეხილი}+ ΣΔH_{გააკეთა}

გამოთვალეთ რეაქციის ენტალპია:

CO (g) + 2 H₂(ზ) ⟶ CH₃ოჰ (გ)

მოლეკულაში ობლიგაციების ენტალპია შეიძლება განისაზღვროს ცალკეული ობლიგაციების ენტალპიებიდან. ამისათვის იხილეთ ცხრილი, მაგალითად, რესურსებში მოცემული გვერდი.

თქვენ ხედავთ, რომ სულ სამი ბმაა გატეხილი: C და O და ორი H − H ბმულები. საერთო ენთალპია არის 1072 + 2 (432) = 1,936 კჯ.

წარმოქმნილი ობლიგაციების რაოდენობა ხუთია: სამი C−H ობლიგაციები, ერთი C-O და ერთი O − H ობლიგაციები. ამ ობლიგაციების საერთო ენთალპია 3 (411) + 358 + 459 = 2,050 კჯ.

ამრიგად, საერთო ენთალპიის ცვლილებაა 1,936 - 2,050 = −114 კჯ. უარყოფითი ნიშანი აჩვენებს, რომ რეაქცია არის ეგზოთერმული, განმათავისუფლებელი, ვიდრე ენერგიის საჭიროება.