Ο δεσμευτική ενέργεια εμπλέκεται στο διάλειμμαήΣτην προπονηση ενός ή περισσοτέρων δεσμών μεταξύ ατόμων ενός μορίου. Το μόριο αερίου υδρογόνου, για παράδειγμα, έχει έναν μοναδικό δεσμό (σίγμα) μεταξύ των εμπλεκόμενων ατόμων:
Δομικός τύπος αερίου υδρογόνου
Για να δημιουργηθεί αυτό το μόριο, σχηματίστηκε ο μοναδικός δεσμός μεταξύ των ατόμων του. Όταν αυτό το μόριο συμμετέχει σε μια χημική αντίδραση με αέριο χλώριο (Cl2), για παράδειγμα, για το σχηματισμό υδροχλωρικού οξέος (HCl), οι απλοί δεσμοί υπάρχουν στο Η2 και στο Cl2 πρέπει να σπάσει με τον επακόλουθο σχηματισμό ενός απλού δεσμού στο HCl.
Αναπαράσταση της διάσπασης των μονών δεσμών στο αντιδραστήριο και σχηματισμός ενός και μοναδικού δεσμού στο προϊόν
Τα άτομα συνδέονται μεταξύ τους για να επιτύχουν τους ηλεκτρονική σταθερότητα, δηλαδή, μετακινούνται από μια κατάσταση υψηλότερης ενέργειας σε μια κατάσταση χαμηλότερης ενέργειας. Έτσι, μπορούμε να πούμε ότι όταν σχηματίζεται ο δεσμός μεταξύ ατόμων, απελευθερώνεται ενέργεια. Επομένως, κατά συνέπεια, η κατανομή του εξαρτάται από την απορρόφηση ενέργειας.
Αν το καταλάβουμε αυτό ο χωρισμός (θραύση) ενός χημικού δεσμού συμβαίνει όταν του παρέχεται μια ποσότητα ενέργειας (xKcal), καταλήξαμε στο συμπέρασμα ότι αυτή είναι μια διαδικασία ενδοθερμική. Αντίθετα, η δημιουργία ενός δεσμού θα περιλαμβάνει το ελευθέρωση δίνει ίδια ποσότητα ενέργειας (-xkcal), είναι, λοιπόν, μια διαδικασία εξώθερμος.
Σαν οι χημικές αντιδράσεις ταξινομούνται σε ενδοθερμική ή εξώθερμηΜπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τη γνώση των δεσμευτικών ενεργειών των μορίων αντιδραστηρίων και προϊόντων για να προσδιορίσουμε την αλλαγή ενέργειας (ΔΗ) της χημικής διαδικασίας και στη συνέχεια να την ταξινομήσουμε.
Για παράδειγμα, δείτε την παρακάτω εξίσωση:
Χημικά ομόλογα σε συμμετέχοντες σε χημική εξίσωση
Έχουμε απλούς συνδέσμους σε καθέναν από τους συμμετέχοντες στην αντίδραση. Έχουν τις ακόλουθες τιμές:
[Α-Β] = 50 Kcal
[CD] = 100 Kcal
[Β-Δ] = 80 Kcal
[ΠΡΟ ΧΡΙΣΤΟΥ] = 230 Kcal
Με τις παραπάνω τιμές, μπορούμε να υπολογίσουμε την ενέργεια που συνεπάγεται η διάσπαση των δεσμών αντιδραστηρίων και ο σχηματισμός των δεσμών των προϊόντων ως εξής:
Σε αντιδραστήρια
50 Kcal για να σπάσει το AB bond και 100 Kcal για να σπάσει το CD bond, δηλαδή, στο αντιδραστήριο, 150 Kcal θα χρησιμοποιηθούν για τη διάσπαση των δεσμών.
Σε προϊόντα
80 Kcal για να σχηματίσουν BD bond και 230 Kcal για να σχηματίσουν AC bond, δηλαδή, το 310 Kcal θα κυκλοφορήσει στο προϊόν κατά τη δημιουργία ομολογιών
Με τις τιμές των ενεργειών που εμπλέκονται στα αντιδραστήρια και τα προϊόντα, είναι δυνατόν να γνωρίζουμε εάν η αντίδραση έχει απορροφηθεί ή απελευθέρωσε περισσότερη ενέργεια απλώς αφαιρώντας την ενέργεια που χρησιμοποιείται στη διακοπή από την ενέργεια που απελευθερώνεται στο σχηματισμός:
ΔH = Ενέργεια αντιδραστηρίων - Ενέργεια προϊόντων
ΔΗ = 230 - 310
ΔΗ = -80 Kcal
Μην σταματάς τώρα... Υπάρχουν περισσότερα μετά τη διαφήμιση.)
Καθώς η αντίδραση έχει περισσότερη απελευθέρωση ενέργειας από την απορρόφηση, το αρνητικό ΔΗ είναι επομένως εξωθερμικό.
ΣΗΜΕΙΩΣΗ: Εάν ο στοιχειομετρικός συντελεστής του συμμετέχοντος είναι διαφορετικός από το 1, πρέπει να πολλαπλασιάσουμε την ενεργειακή τιμή της σύνδεσης με τον συντελεστή, για παράδειγμα:
Εξίσωση σχηματισμού HCl
Καθώς ο συντελεστής του HCl είναι 2, πρέπει να πολλαπλασιάσουμε την τιμή της δέσμευσης του HCl με 2.
Τώρα ακολουθήστε την ανάλυση μιας άσκησης δέσμευσης ενέργειας σε μια χημική αντίδραση:
Παράδειγμα: Λαμβάνοντας υπόψη τις ακόλουθες δεσμευτικές ενέργειες, σε κιλόζες ανά γραμμομόριο δεσμών (απόλυτες τιμές):
Η - Η = 436
N ≡ N = 945,6
Ν - Η = 391
Υπολογίστε τη θερμότητα (σε κιλόζες ανά mol NH3 (ζ)) εμπλέκονται στην αντίδραση που αντιπροσωπεύεται από:
Χημικοί δεσμοί στην αντίδραση σχηματισμού ΝΗ3
Ανάλυση:
Το πρώτο βήμα για την επίλυση αυτής της άσκησης είναι να ξαναγράψουμε την εξίσωση που παρέχεται αποδεικνύοντας τους χημικούς δεσμούς που υπάρχουν σε κάθε ένα από τα μόρια:
Όχι Ν2: έχουμε τριπλό δεσμό (επειδή το Ν, η οικογένεια του αζώτου, πρέπει να κάνει τρεις δεσμούς επειδή έχει πέντε ηλεκτρόνια στο κέλυφος σθένους).
στο Η2: Έχουμε έναν ενιαίο δεσμό (επειδή το Η πρέπει να κάνει μόνο έναν δεσμό επειδή έχει μόνο ένα ηλεκτρόνιο στο κέλυφος σθένους).
στο ΝΗ3: Έχουμε την παρουσία τριών απλών δεσμών (επειδή κάθε Η χρειάζεται έναν δεσμό και ο Ν, τρεις δεσμοί).
Εξίσωση που δείχνει τους συνδέσμους στο σχηματισμό NH3
Καθώς η άσκηση παρείχε τις τιμές για κάθε δέσμευση, το πρώτο βήμα είναι να προσδιοριστεί η δεσμευτική ενέργεια που σχετίζεται με κάθε έναν από τους συμμετέχοντες:
- Στο Ν2
Εχουμε 1 γραμμομόριο σε Ν2στην εξίσωση και, για να διακόψουμε τη σύνδεσή σας, χρειαζόμαστε 945,4 KJ, επομένως:
1.945,4 = 945,4 KJ
- Στο Η2
Εχουμε 3 mol σε Η2στην εξίσωση και, για να διακόψουμε τη σύνδεσή σας, χρειαζόμαστε 436 KJ, επομένως:
3.346 = 1038 KJ
- Στο NH3
Εχουμε 2 mol NH3στην εξίσωση, αλλά υπάρχει ο τριπλάσιος δεσμός N-H, οπότε ας πολλαπλασιάσουμε την ποσότητα ενέργειας που απαιτείται για να σχηματίσουμε αυτόν τον δεσμό με 2 και 3:
2.3.391 = 2346 KJ
Τέλος, μπορούμε να προσδιορίσουμε τη θερμότητα που εμπλέκεται στην αντίδραση αφαιρώντας την ενέργεια που χρησιμοποιείται για τη διάσπαση του αντιδραστηρίου από την ενέργεια που απελευθερώνεται κατά τη διαμόρφωση του προϊόντος:
ΔH = ενέργεια σε αντιδραστήρια - ενέργεια σε προϊόντα
ΔΗ = (945,4 + 1038) - 2346
ΔΗ = 1983,4 - 2346
ΔH = - 362,6 KJ ανά mol NH3 (ζ)
Δεδομένου ότι η διακύμανση ήταν αρνητική, αυτό σημαίνει ότι η ενέργεια που απελευθερώνεται κατά τον σχηματισμό δεσμών στα προϊόντα ήταν μεγαλύτερη από την ενέργεια που απορροφήθηκε κατά τη διάσπαση των δεσμών των αντιδρώντων, επομένως, η η αντίδραση είναι εξώθερμη.
Από μένα. Diogo Lopes Dias