Энергия связи - это измеримое притяжение между атомами в молекуле, которое можно использовать для прогнозирования результатов реакций. Ахимическая связьэтостабильное расположение электронов, а энергию, необходимую для разрыва каждой связи, можно найти в справочной таблице и использовать в расчетах энергии связи, чтобы найти полное изменение энергии, ожидаемое в реакции.
TL; DR (слишком длинный; Не читал)
Формула энергии связи (BE): Δ Eреакция = ∑ BE облигации разорваны - ∑ БЫТЬ облигации сформированы
Вы можете найти высвобождаемую (или необходимую) энергию, когда происходит реакция, взяв разницу между энергией связи, которая разрывается, и энергией связи образующихся связей.
Факторы, влияющие на прочность связи
На прочность связи влияет длина связи, на которую влияют атомный радиус, заряд ядра, электроотрицательность и то, является ли связь одинарной, двойной или тройной. Обратите внимание, что есть исключения, но это дает общую тенденцию.
Радиус атома, если он большой, будет означать, что внешние электроны далеки от притяжения положительно заряженного ядра. Два маленьких атома будут физически ближе друг к другу, чем большие, поэтому связь будет прочнее.
Ядерный зарядзависит от количества протонов в ядре. Сравните неон Ne (атомный номер 10) и ион натрия Na + (атомный номер 11). Оба имеют 10 электронов, но у Na + 11 протонов, а у неона только 10 протонов, что приводит к более высокому заряду ядра для Na +.
В периодической таблице элементы, расположенные ближе к правой стороне, имеют большеэлектроотрицательностьи поэтому образует более сильные связи, чем те, которые находятся ближе к левой стороне. Кроме того, элементы, расположенные ближе к вершине таблицы Менделеева, имеют большую электроотрицательность, чем элементы, расположенные ближе к основанию. Например, фтор гораздо более активен, чем йод, а углерод - более активен, чем литий.
Двойные облигациитребуют значительно больше энергии, прежде чем их можно будет сломать. Обратите внимание на разницу в энергиях связи, указанную ниже для углерода.
Одинарная связь: энергия связи C — C составляет 346 кДж / моль.
Двойная связь: энергия связи C = C составляет 602 кДж / моль
Тройная связь: энергия связи C ≡ C составляет 835 кДж / моль.
Пример расчета энергии связи
Используя приведенную таблицу энергий связи, каково изменение энергии при добавлении HCl к C?2ЧАС4 произвести C2ЧАС5Cl?
H — Cl |
432 |
C — H |
413 |
C = C |
602 |
C — C |
346 |
C — Cl |
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
Формула энергии связи
Изменение энергии реакции равно сумме энергии связи разорванных связей за вычетом суммы энергии связи образованных связей.
\ Delta E_ {реакция} = \ Sigma BE_ {облигации разорваны} - \ Sigma BE_ {образовались облигации}
Нарисуйте молекулы: H2C = CH2 + H-Cl ⟹ H3C — CH2-Cl
Вы можете видеть, что двойная связь между атомами углерода разрывается и становится одинарной связью. Вы знаете, что соляная кислота HCl распадается на ионы H + и Cl-, и эти ионы связываются со структурой углеродной цепи.
Связи разорваны (энергия связи кДж / моль):
С = С (602)
H — CL (432)
Теперь сложите это вместе:
\ Sigma BE_ {облигации разорваны} = 602 + 432 = 1034
Образованные связи (энергия связи кДж / моль):
С — С (346)
С-Cl (339)
С — Н (413)
Теперь сложите это вместе:
\ Sigma BE_ {образованные облигации} = 346 + 339 + 413 = 1089
\ Delta E_ {реакция} = \ Sigma BE_ {облигации разорваны} - \ Sigma BE_ {облигации сформированы} = 1034-1089 = -55 \ text {кДж}
Конечный результат,-55 кДж, является отрицательным, что указывает на экзотермичность реакции (выделение тепла).