Energia wiązania to mierzalne przyciąganie między atomami w cząsteczce, które można wykorzystać do przewidywania wyników reakcji. ZAwiązanie chemicznejeststabilny układ elektronów, a energię potrzebną do zerwania każdego wiązania można sprawdzić w tabeli referencyjnej i wykorzystać w obliczeniach energii wiązania, aby znaleźć całkowitą zmianę energii oczekiwaną w reakcji.
TL; DR (zbyt długi; Nie czytałem)
Wzór na energię wiązania (BE): Δ Ereakcja = ∑ BYĆ zerwane więzy − ∑ BE utworzone wiązania
Możesz znaleźć energię uwolnioną (lub wymaganą), gdy zachodzi reakcja, biorąc różnicę między energią wiązania wiązań, które pękają, a energią wiązania wiązań, które powstają.
Czynniki wpływające na siłę wiązania
Na siłę wiązania ma wpływ długość wiązania, na którą wpływa promień atomowy, ładunek jądrowy, elektroujemność oraz to, czy wiązanie jest wiązaniem pojedynczym, podwójnym czy potrójnym. Zwróć uwagę, że są wyjątki, ale przedstawia ogólny trend.
Promień atomowy, jeśli jest duża, będzie oznaczać, że zewnętrzne elektrony są daleko od przyciągania dodatnio naładowanego jądra. Dwa małe atomy będą fizycznie bliżej siebie niż duże, więc wiązanie będzie silniejsze.
Ładunek jądrowyzależy od liczby protonów w jądrze. Porównaj neon Ne (liczba atomowa 10) i jon sodu Na+ (liczba atomowa 11). Oba mają 10 elektronów, ale Na+ ma 11 protonów, a neon ma tylko 10 protonów, co powoduje wyższy ładunek jądrowy Na+.
W układzie okresowym pierwiastki znajdujące się bliżej prawej strony mają więcejelektroujemnośći dlatego będą tworzyć silniejsze więzi niż te znajdujące się bliżej lewej strony. Ponadto pierwiastki znajdujące się bliżej górnej części układu okresowego mają większą elektroujemność niż te bliżej dołu. Na przykład fluor jest znacznie bardziej reaktywny niż jod, a węgiel jest bardziej reaktywny niż lit.
Podwójne wiązaniawymagają znacznie więcej energii, zanim zostaną złamane. Zwróć uwagę na różnicę w energiach wiązania wymienionych poniżej dla węgla.
Pojedyncze wiązanie: energia wiązania C-C wynosi 346 kJ/mol
Podwójne wiązanie: energia wiązania C=C wynosi 602 kJ/mol
Potrójne wiązanie: energia wiązania C ≡ C wynosi 835 kJ/mol
Przykładowe obliczenia energii obligacji
Korzystając z podanej tabeli energii wiązania, jaka jest zmiana energii po dodaniu HCl do C2H4 produkować C2H5Cl?
H—Cl |
432 |
C—H |
413 |
C=C |
602 |
C—C |
346 |
C—Cl |
339 |
Wolne teksty: 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
Formuła energii wiązania
Zmiana energii reakcji jest równa sumie energii wiązania zerwanych wiązań minus suma energii wiązania utworzonych wiązań.
\Delta E_{reakcja}=\Sigma BE_{zerwanie wiązań}-\Sigma BE_{utworzenie wiązań}
Narysuj cząsteczki: H2C=CH2 + H-Cl ⟹ H3C—CH2-Cl
Widać, że podwójne wiązanie między węglami pęka i staje się wiązaniem pojedynczym. Wiesz, że kwas solny, HCl, zdysocjuje na jony H+ i Cl-, a te jony zwiążą się ze strukturą łańcucha węglowego.
Zerwane wiązania (energia wiązania kJ/mol):
C=C (602)
H—CL (432)
Teraz dodaj je razem:
\Sigma BE_{obligacje zerwane}=602+432=1034
Utworzone wiązania (energia wiązania kJ/mol):
C—C (346)
C—Cl (339)
C—H (413)
Teraz dodaj je razem:
\Sigma BE_{utworzone obligacje}=346+339+413=1089
\Delta E_{reakcja}=\Sigma BE_{rozerwanie wiązań}-\Sigma BE_{utworzenie wiązań}=1034-1089=-55\text{ kJ}
Wynik końcowy,-55 kJ, jest ujemny, co wskazuje, że reakcja była egzotermiczna (uwolnione ciepło).