Η ενέργεια των δεσμών είναι μια σημαντική έννοια στη χημεία που περιγράφει την ποσότητα ενέργειας που απαιτείται για να σπάσουν οι δεσμοί μεταξύ των ομοιοπολικών αερίων δεσμών. Οι ενέργειες των δεσμών τύπου γέμισης δεν ισχύουν για ιοντικούς δεσμούς. Όταν 2 άτομα συνδέονται μεταξύ τους για να σχηματίσουν ένα νέο μόριο, ο βαθμός ισχύος του δεσμού μεταξύ των ατόμων μπορεί να προσδιοριστεί μετρώντας την ποσότητα ενέργειας που απαιτείται για να σπάσει ο δεσμός. Θυμηθείτε, ένα άτομο δεν έχει ενέργεια δεσμού. αυτή η ενέργεια υπάρχει μόνο σε δεσμούς μεταξύ δύο ατόμων. Για να υπολογίσετε τις ενέργειες των ομολόγων, απλώς προσδιορίστε τον συνολικό αριθμό ομολόγων που έχουν σπάσει και, στη συνέχεια, αφαιρέστε τον συνολικό αριθμό των ομολόγων που σχηματίστηκαν.
Βήμα
Μέρος 1 από 2: Προσδιορισμός των σπασμένων και σχηματισμένων ομολόγων
Βήμα 1. Ορίστε την εξίσωση για τον υπολογισμό της ενέργειας του δεσμού
Η ενέργεια δεσμού ορίζεται ως το άθροισμα όλων των δεσμών που έχουν σπάσει μείον τον αριθμό των δεσμών που σχηματίστηκαν: H = H(σπάστε το δεσμό) - Χ(σχηματίστηκε δεσμός)Το H είναι η μεταβολή της ενέργειας δεσμού, γνωστή και ως ενθαλπία δεσμού, και H είναι το άθροισμα των ενεργειών δεσμών για κάθε πλευρά της εξίσωσης.
- Αυτή η εξίσωση είναι μια μορφή του νόμου του Hess.
- Η μονάδα για την ενέργεια του δεσμού είναι το kilojoule ανά γραμμομόριο ή kJ/mol.
Βήμα 2. Γράψτε μια χημική εξίσωση που δείχνει όλους τους διαμοριακούς δεσμούς
Όταν η εξίσωση για την αντίδραση στο πρόβλημα γράφεται μόνο με χημικά σύμβολα και αριθμούς, η γραφή αυτής της εξίσωσης είναι χρήσιμη επειδή περιγράφει όλους τους δεσμούς που σχηματίζονται μεταξύ των διαφόρων στοιχείων και μορίων. Αυτή η οπτική αναπαράσταση θα σας επιτρέψει να υπολογίσετε όλους τους δεσμούς που έχουν σπάσει και σχηματιστεί στις πλευρές του αντιδραστηρίου και του προϊόντος της εξίσωσης.
- Θυμηθείτε, η αριστερή πλευρά της εξίσωσης είναι τα αντιδρώντα, και η δεξιά πλευρά είναι τα προϊόντα.
- Οι μεμονωμένοι, διπλοί και τριπλοί δεσμοί έχουν διαφορετικές ενέργειες δεσμών, οπότε φροντίστε να σχεδιάσετε ένα διάγραμμα με τους σωστούς δεσμούς μεταξύ των στοιχείων.
- Για παράδειγμα, αν σχεδιάσετε την ακόλουθη εξίσωση για την αντίδραση μεταξύ 2 υδρογόνων και 2 βρωμίου: Η2(ζ) + Br2(g)-2 HBr (g), θα πάρετε: H-H + Br-Br-2 H-Br. Η παύλα (-) υποδηλώνει έναν μόνο δεσμό μεταξύ των στοιχείων των αντιδρώντων και των προϊόντων.
Βήμα 3. Γνωρίστε τους κανόνες για την καταμέτρηση των ομολόγων που έχουν σπάσει και σχηματιστεί
Σε ορισμένες περιπτώσεις, οι ενέργειες ομολόγων που θα χρησιμοποιηθούν για αυτόν τον υπολογισμό θα είναι ο μέσος όρος. Ο ίδιος δεσμός μπορεί να έχει ελαφρώς διαφορετικές ενέργειες δεσμών με βάση τα μόρια που σχηματίζονται. Έτσι, η μέση ενέργεια του δεσμού χρησιμοποιείται συνήθως. Το
- Οι μεμονωμένοι, διπλοί και τριπλοί ομολογίες αντιμετωπίζονται ως 1 ρήξη. Όλοι έχουν διαφορετικές ενέργειες δεσμών, αλλά υπολογίζονται ως ένα μόνο διάλειμμα.
- Το ίδιο ισχύει για μονόκλινους, διπλούς ή τριπλούς σχηματισμούς. Αυτό θα υπολογίζεται ως ένας σχηματισμός.
- Σε αυτό το παράδειγμα, όλα τα ομόλογα είναι μεμονωμένα ομόλογα.
Βήμα 4. Προσδιορίστε το σπάσιμο του ομολόγου στην αριστερή πλευρά της εξίσωσης
Η αριστερή πλευρά της εξίσωσης περιέχει τα αντιδρώντα, τα οποία θα αντιπροσωπεύουν όλους τους σπασμένους δεσμούς στην εξίσωση. Είναι μια ενδοθερμική διαδικασία που απαιτεί απορρόφηση ενέργειας για να σπάσει τους δεσμούς.
Σε αυτό το παράδειγμα, η αριστερή πλευρά έχει 1 δεσμό H-H και 1 δεσμό Br-Br
Βήμα 5. Μετρήστε όλους τους δεσμούς που σχηματίστηκαν στη δεξιά πλευρά της εξίσωσης
Η δεξιά πλευρά της εξίσωσης περιέχει όλα τα προϊόντα. Αυτά είναι όλα τα ομόλογα που θα σχηματιστούν. Ο σχηματισμός δεσμών είναι μια εξωθερμική διαδικασία που απελευθερώνει ενέργεια, συνήθως με τη μορφή θερμότητας.
Σε αυτό το παράδειγμα, η δεξιά πλευρά έχει 2 δεσμούς H-Br
Μέρος 2 από 2: Υπολογισμός της ενέργειας ομολόγων
Βήμα 1. Βρείτε την ενέργεια του δεσμού του εν λόγω δεσμού
Υπάρχουν πολλοί πίνακες που περιέχουν πληροφορίες για τις μέσες ενέργειες ομολόγων ενός συγκεκριμένου δεσμού. Μπορείτε να το αναζητήσετε στο διαδίκτυο ή σε βιβλία χημείας. Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι οι πληροφορίες ενεργειακών δεσμών στον πίνακα είναι πάντα για αέρια μόρια.
- Για παράδειγμα, θέλετε να βρείτε τις ενέργειες δεσμών των H-H, Br-Br και H-Br.
- Η-Η = 436 kJ/mol; Br-Br = 193 kJ/mol; H-Br = 366 kJ/mol.
-
Για να υπολογίσετε την ενέργεια δεσμού ενός μορίου σε υγρή μορφή, πρέπει επίσης να βρείτε την ενθαλπία της αλλαγής εξάτμισης για το υγρό μόριο. Αυτή είναι η ποσότητα ενέργειας που απαιτείται για τη μετατροπή ενός υγρού σε αέριο. Ο αριθμός αυτός προστίθεται στη συνολική ενέργεια του ομολόγου.
Για παράδειγμα: Εάν η ερώτηση ρωτά για το υγρό νερό, προσθέστε την αλλαγή ενθαλπίας εξάτμισης του νερού (+41 kJ) στην εξίσωση
Βήμα 2. Πολλαπλασιάστε την ενέργεια του δεσμού με τον αριθμό των σπασμένων ομολόγων
Σε ορισμένες εξισώσεις, μπορείτε να έχετε τον ίδιο δεσμό σπασμένο πολλές φορές. Για παράδειγμα, εάν 4 άτομα υδρογόνου βρίσκονται σε ένα μόριο, η ενέργεια του δεσμού υδρογόνου πρέπει να υπολογίζεται τέσσερις φορές, γνωστός και ως 4.
- Σε αυτό το παράδειγμα, υπάρχει μόνο 1 δεσμός ανά μόριο, οπότε πολλαπλασιάστε την ενέργεια του δεσμού κατά 1.
- Η-Η = 436 χ 1 = 436 kJ/mol
- Br-Br = 193 x 1 = 193 kJ/mol
Βήμα 3. Προσθέστε όλες τις ενέργειες των δεσμών των σπασμένων δεσμών
Αφού πολλαπλασιάσετε τις ενέργειες των δεσμών με τον αριθμό των μεμονωμένων δεσμών, πρέπει να προσθέσετε όλους τους δεσμούς στην πλευρά του αντιδρώντος.
Στο παράδειγμά μας, ο αριθμός των δεσμών που έχουν σπάσει είναι H-H + Br-Br = 436 + 193 = 629 kJ/mol
Βήμα 4. Πολλαπλασιάστε την ενέργεια του δεσμού με τον αριθμό των δεσμών που σχηματίζονται
Όπως όταν εργάζεστε για το σπάσιμο των δεσμών στην πλευρά του αντιδρώντος, πρέπει να πολλαπλασιάσετε τον αριθμό των δεσμών που σχηματίζονται από τις αντίστοιχες ενέργειες δεσμών. Εάν σχηματιστούν 4 δεσμοί υδρογόνου, πολλαπλασιάστε την ενέργεια αυτών των δεσμών με 4.
Σε αυτό το παράδειγμα, σχηματίζονται 2 δεσμοί H-Br έτσι ώστε η ενέργεια του δεσμού H-Br (366 kJ/mol) να πολλαπλασιαστεί με 2: 366 x 2 = 732 kJ/mol
Βήμα 5. Συμπληρώστε όλες τις σχηματισμένες ενέργειες δεσμών
Και πάλι, όπως το σπάσιμο των ομολόγων, όλοι οι δεσμοί που σχηματίζονται στην πλευρά του προϊόντος αθροίζονται. Μερικές φορές σχηματίζεται μόνο 1 προϊόν και μπορείτε να παραλείψετε αυτό το βήμα.
Στο παράδειγμά μας, υπάρχει μόνο 1 προϊόν που σχηματίζεται, οπότε η ενέργεια του δεσμού που σχηματίζεται είναι ίση με την ενέργεια δεσμού των 2 δεσμών H-Br που είναι 732 kJ/mol
Βήμα 6. Αφαιρέστε τον αριθμό των ομολόγων που σχηματίζονται από τα σπασμένα ομόλογα
Μόλις αθροιστούν όλες οι ενέργειες των δεσμών και στις δύο πλευρές, απλά αφαιρέστε τους σπασμένους δεσμούς από τους σχηματισμένους δεσμούς. Θυμηθείτε αυτήν την εξίσωση: H = H(σπάστε το δεσμό) - Χ(σχηματίστηκε δεσμός)Το Συνδέστε τους αριθμούς στον τύπο και αφαιρέστε.
Σε αυτό το παράδειγμα: H = H(σπάστε το δεσμό) - Χ(σχηματίστηκε δεσμός) = 629 kJ/mol - 732 kJ/mol = -103 kJ/mol.
Βήμα 7. Προσδιορίστε εάν ολόκληρη η αντίδραση είναι ενδόθερμη ή εξώθερμη
Το τελευταίο βήμα είναι να υπολογίσετε τις ενέργειες των δεσμών για να προσδιορίσετε εάν η αντίδραση απελευθερώνει ενέργεια ή καταναλώνει ενέργεια. Μια ενδοθερμική (η οποία καταναλώνει ενέργεια) θα έχει θετική ενέργεια τελικού δεσμού, ενώ μια εξώθερμη αντίδραση (η οποία απελευθερώνει ενέργεια) θα έχει αρνητική ενέργεια δεσμού.
