Як розрахувати ентальпію облігацій

Коли молекули утворюються шляхом з’єднання атомів, що утворюють зв’язки, процес або вимагає введення енергії для створення зв'язку або вивільнення енергії як тепла, оскільки атоми, про які йде мова, хочуть облігація. У будь-якому випадку система, що складається з молекул реагенту та молекул продукту, зазнає змін енергії, що в цьому контексті називається зміною ентальпії.

Молекули, як ви, мабуть, знаєте, бувають різного роду «ароматизаторами», а також кількістю різних зв’язків та типів зв’язків, що спостерігаються між різними типами атомів (C−C, C = C, C−Н, н−O, C = O і так далі) призводить до широкого спектру ентальпій зв'язку. Зміна ентальпії для реакції може бути обчислена з окремих значень ентальпії зв’язку простим арифметичним способом.

Атоми зазвичай не "люблять" існувати самі по собі; більшість з них прокляті за розташуванням своїх електронів, які залишають їх в енергетичних станах, що не є оптимальними. Тільки ділившись, віддаючи або отримуючи електрони, більшість атомів може досягти нижчого (тобто кращого) енергетичного стану. (Значні винятки становлять благородні гази, такі як гелій та неон).

Коли атоми ділять електрони для створення зв’язків, отриманий зв’язок називається ковалентним зв’язком. Вода (H₂О) - один із багатьох повсякденних прикладів сполук з ковалентними зв’язками. З іншого боку, коли різниця електронегативності між атомами досить велика, один атом в ефект відриває електрон від іншого, створюючи іонний зв’язок, як у кухонній солі (хлорид натрію або NaCl).

Різні типи зв’язків мають різну енергію зв’язку залежно від кількості задіяних електронних пар (дві в так званому одинарному зв’язку, чотири у подвійному зв’язку та вісім у потрійному зв’язку) та як два атоми пов’язані між собою з точки зору електричного потенціалу та інших факторів. Результатом є те, що окремі енергії зв'язку, або ентальпії зв'язку, були експериментально визначені,

Ентальпія - величина в термодинаміці, що описує тепло, яке передається під час хімічних реакцій. Як тепло можна розглядати як одну з багатьох форм енергії у фізичній науці (наприклад, гравітаційну потенційну енергію, кінетичну енергію, звукову енергію тощо).

Ентальпія зв'язку - енергія, необхідна для утворення або розриву даного зв’язку. Його значення може змінюватися між молекулами, навіть для того самого типу зв'язку. Наприклад, енергія зв'язку Н₂Два зв'язки O-H O складають 464 кілоджоулі на моль (кДж / моль), але в метанолі (CH₃OH) одна O-H-зв'язок має ентальпію 427 кДж / моль.

Ентальпія зв'язку D_{x − y} двоатомної молекули газу XY - зміна ентальпії для процесу, представленого загальною реакцією:

XY (g) → X (g) + Y (g)

ΔH ° (298 К) = D_{x − y}

Будь-яка формула ентальпії зв'язку дається при 298 K за домовленістю для стандартизації рівняння. Це приблизно кімнатна температура, рівна 25 ° C або 77 ° F. Насправді реакція вище є найчастіше гіпотетичною, оскільки більшість молекул не існують як одноатомні гази при 298 К.

Якщо у вас є проста реакція між двома молекулами і ви знаєте ентальпії зв’язку людини облігацій, ви можете використовувати наступний зв’язок для обчислення загальної зміни ентальпії для реакція. Якщо воно негативне, виділяється тепло, а реакція екзотермічна; якщо позитивна, реакція ендотермічна (і не буде тривати без додавання енергії).

H_rxn= ΣΔH_{зламаний}+ ΣΔH_{зроблено}

Обчисліть ентальпію реакції:

CO (g) + 2 H₂(g) ⟶ CH₃ОН (г)

Ентальпію зв’язків у молекулі можна визначити за ентальпіями окремих зв’язків. Для цього зверніться до такої таблиці, як сторінка, подана в Ресурсах.

Ви бачите, що в цілому розірвано три зв’язки: потрійний зв’язок між C і O та двома зв’язками H-H. Загальна ентальпія становить 1072 + 2 (432) = 1936 кДж.

Кількість утворених облігацій - п’ять: три С−Н-зв'язки, один зв'язок С-О та один зв'язок О-Н. Загальна ентальпія цих зв’язків становить 3 (411) + 358 + 459 = 2050 кДж.

Таким чином, загальна зміна ентальпії становить 1936 - 2050 = −114 кДж. Негативний знак показує, що реакція екзотермічна, звільняє, а не вимагає енергії для продовження.