Bindningsenergi är en mätbar attraktion mellan atomerna i en molekyl och kan användas för att förutsäga resultatet av reaktioner. Akemisk bindningär enstabilt arrangemang av elektroner, och energin som krävs för att bryta varje bindning kan letas upp i en referenstabell och användas i bindningsenergiberäkningar för att hitta den totala energiförändring som förväntas i en reaktion.
TL; DR (för lång; Läste inte)
Bond Energy (BE) Formel: Δ Ereaktion = ∑ BE obligationer trasiga - ∑ VAR bindningar bildas
Du kan hitta den energi som frigörs (eller krävs) när en reaktion äger rum genom att ta skillnaden mellan bindningsenergin för bindningarna som bryts och bindningsenergin för bindningarna som bildas.
Faktorer som påverkar obligationsstyrka
Bindningsstyrka påverkas av bindningslängd, som påverkas av atomradie, kärnladdning, elektronegativitet och om bindningen är en enkel-, dubbel- eller trippelbindning. Observera att det finns undantag, men det ger en övergripande trend.
Atom radie, om de är stora, kommer att innebära att de yttre elektronerna är långt ifrån den positivt laddade kärnans drag. Två små atomer kommer att vara fysiskt närmare varandra än stora, så bindningen blir starkare.
Kärnladdningpåverkas av antalet protoner i kärnan. Jämför neon Ne (atomnummer 10) och natriumjon Na + (atomnummer 11). Båda har 10 elektroner, men Na + har 11 protoner, och neon har bara 10 protoner, vilket resulterar i en högre kärnladdning för Na +.
På det periodiska systemet har elementen som ligger närmare höger sida merelektronnegativitetoch kommer därför att bilda starkare band än de närmare vänster sida. Element som är närmare toppen av det periodiska systemet har också mer elektronegativitet än de som ligger närmare botten. Som ett exempel är fluor mycket mer reaktivt än jod och kol är mer reaktivt än litium.
Dubbelbindningarkräver betydligt mer energi innan de kan brytas. Notera skillnaden i bindningsenergier som anges nedan för kol.
Enkelbindning: C — C-bindningsenergi är 346 kJ / mol
Dubbelbindning: C = C-bindningsenergi är 602 kJ / mol
Trippelbindning: C ≡ C bindningsenergi är 835 kJ / mol
Exempel på beräkningar av obligationsenergi
Med hjälp av tabellen över angivna bindningsenergier, vad är energiförändringen när HCl tillsätts till C2H4 att producera C2H5Cl?
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
Bond Energy Formula
Reaktionens energiförändring är lika med summan av bindningsenergin för bindningarna brutna minus summan av bindningsenergin för de bildade bindningarna.
\ Delta E_ {reaktion} = \ Sigma BE_ {obligationer brutna} - \ Sigma BE_ {obligationer bildade}
Rita molekylerna: H2C = CH2 + H-Cl ⟹ H3C — CH2-Cl
Du kan se att dubbelbindningen mellan kolerna bryts och blir en enkelbindning. Du vet att saltsyran, HCl, kommer att dissocieras till joner H + och Cl-, och dessa joner kommer att bindas till kolkedjestrukturen.
Obligationer brutna (bindningsenergi kJ / mol):
C = C (602)
H — CL (432)
Lägg nu till dessa tillsammans:
\ Sigma BE_ {obligationer brutna} = 602 + 432 = 1034
Bildade obligationer (bindningsenergi kJ / mol):
C — C (346)
C — Cl (339)
C — H (413)
Lägg nu till dessa tillsammans:
\ Sigma BE_ {bildade obligationer} = 346 + 339 + 413 = 1089
\ Delta E_ {reaktion} = \ Sigma BE_ {obligationer brutna} - \ Sigma BE_ {obligationer bildade} = 1034-1089 = -55 \ text {kJ}
Det slutliga resultatet,-55 kJ, är negativ, vilket indikerar att reaktionen var exoterm (värme frisatt).