Энергия связи - важное понятие в химии, которое описывает количество энергии, необходимое для разрыва связей между газами с ковалентными связями. Энергии связи типа заполнения не применимы к ионным связям. Когда 2 атома соединяются вместе, образуя новую молекулу, степень прочности связи между атомами может быть определена путем измерения количества энергии, необходимой для разрыва связи. Помните, у одного атома нет энергии связи; эта энергия существует только в связях между двумя атомами. Чтобы рассчитать энергию связи, просто определите общее количество разорванных связей, а затем вычтите общее количество образованных связей.
Шаг
Часть 1 из 2: Определение разорванных и образовавшихся облигаций
Шаг 1. Составьте уравнение для расчета энергии связи
Энергия связи определяется как сумма всех разорванных связей за вычетом количества образованных связей: H = H(разорвать связь) - H(образована связь). H - изменение энергии связи, также известное как энтальпия связи, а H - сумма энергий связи для каждой стороны уравнения.
- Это уравнение является формой закона Гесса.
- Единица измерения энергии связи - килоджоуль на моль или кДж / моль.
Шаг 2. Напишите химическое уравнение, показывающее все межмолекулярные связи
Когда уравнение реакции в задаче записывается только с помощью химических символов и чисел, написание этого уравнения полезно, поскольку оно описывает все связи, которые образуются между различными элементами и молекулами. Это визуальное представление позволит вам рассчитать все связи, которые разорваны и образованы на сторонах реагента и продукта в уравнении.
- Помните, что левая часть уравнения - это реагенты, а правая - продукты.
- Одинарные, двойные и тройные связи имеют разную энергию связи, поэтому обязательно нарисуйте диаграмму с правильными связями между элементами.
- Например, если вы нарисуете следующее уравнение для реакции между 2 атомами водорода и 2 бромом: H2(г) + Br2(г) - 2 HBr (г), вы получите: H-H + Br-Br - 2 H-Br. Дефис (-) указывает на одинарную связь между элементами в реагентах и продуктах.
Шаг 3. Знать правила подсчета разорванных и образованных облигаций
В некоторых случаях энергии связи, которые будут использоваться для этого расчета, будут средними. Одна и та же связь может иметь немного разные энергии связи в зависимости от образованных молекул; таким образом, обычно используется средняя энергия связи..
- Одинарные, двойные и тройные связи рассматриваются как 1 разрыв. Все они имеют разную энергию связи, но считаются одним разрывом.
- То же самое верно для одиночных, двойных или тройных построений. Это будет считаться одним построением.
- В этом примере все облигации являются одинарными.
Шаг 4. Найдите разрыв связи в левой части уравнения
Левая часть уравнения содержит реагенты, которые будут представлять все разорванные связи в уравнении. Это эндотермический процесс, который требует поглощения энергии для разрыва связей.
В этом примере левая сторона имеет 1 связь H-H и 1 связь Br-Br
Шаг 5. Подсчитайте все связи, образовавшиеся в правой части уравнения
Правая часть уравнения содержит все продукты. Это все узы, которые сформируются. Образование связи - это экзотермический процесс, при котором выделяется энергия, обычно в виде тепла.
В этом примере правая сторона имеет 2 связи H-Br
Часть 2 из 2: Расчет энергии связи
Шаг 1. Найдите энергию связи рассматриваемой связи
Существует множество таблиц, которые содержат информацию о средней энергии связи конкретной связи. Вы можете найти это в Интернете или в книгах по химии. Важно отметить, что информация об энергии связи в таблице всегда относится к газообразным молекулам.
- Например, вы хотите найти энергии связи H-H, Br-Br и H-Br.
- H-H = 436 кДж / моль; Br-Br = 193 кДж / моль; H-Br = 366 кДж / моль.
-
Чтобы рассчитать энергию связи молекулы в жидкой форме, необходимо также найти энтальпию изменения испарения молекулы жидкости. Это количество энергии, необходимое для превращения жидкости в газ. Это число добавляется к общей энергии связи.
Например: если вопрос касается жидкой воды, добавьте в уравнение изменение энтальпии испарения воды (+41 кДж)
Шаг 2. Умножьте энергию связи на количество разорванных связей
В некоторых уравнениях одна и та же связь может разорваться много раз. Например, если в молекуле 4 атома водорода, энергия водородной связи должна быть рассчитана четыре раза, иначе говоря, четыре раза.
- В этом примере на молекулу только 1 связь, поэтому просто умножьте энергию связи на 1.
- H-H = 436 x 1 = 436 кДж / моль
- Br-Br = 193 x 1 = 193 кДж / моль
Шаг 3. Сложите все энергии разорванных связей
После умножения энергии связи на количество отдельных связей необходимо сложить все связи на стороне реагента.
В нашем примере количество разорванных связей H-H + Br-Br = 436 + 193 = 629 кДж / моль
Шаг 4. Умножьте энергию связи на количество образованных связей
Как и при разрыве связей на стороне реагента, вы должны умножить количество образованных связей на соответствующие энергии связи. Если образуются 4 водородные связи, умножьте энергию этих связей на 4.
В этом примере образуются 2 связи H-Br, так что энергия связи H-Br (366 кДж / моль) будет умножена на 2: 366 x 2 = 732 кДж / моль
Шаг 5. Сложите все образовавшиеся энергии связи
Опять же, как и при разрыве связей, все связи, образованные на стороне продукта, складываются. Иногда формируется только 1 продукт, и этот шаг можно пропустить.
В нашем примере образовался только 1 продукт, поэтому образовавшаяся энергия связи равна энергии связи двух связей H-Br, которая составляет 732 кДж / моль
Шаг 6. Вычтите количество связей, образованных разорванными связями
После того, как все энергии связи на обеих сторонах сложены, просто вычтите разорванные связи на образовавшиеся связи. Запомните это уравнение: H = H(разорвать связь) - H(образована связь). Подставьте числа в формулу и вычтите.
В этом примере: H = H(разорвать связь) - H(образована связь) = 629 кДж / моль - 732 кДж / моль = -103 кДж / моль.
Шаг 7. Определите, является ли вся реакция эндотермической или экзотермической
Последний шаг - вычислить энергии связи, чтобы определить, выделяет ли реакция энергию или потребляет энергию. Эндотермическая реакция (которая потребляет энергию) будет иметь положительную конечную энергию связи, в то время как экзотермическая реакция (которая высвобождает энергию) будет иметь отрицательную энергию связи.
