Sidosenergia on tärkeä kemian käsite, joka kuvaa kovalenttisten sidoskaasujen välisten sidosten katkaisemiseen tarvittavaa energiamäärää. Täytetyyppiset sidosenergiat eivät koske ionisidoksia. Kun 2 atomia sitoutuu yhteen muodostaen uuden molekyylin, atomien välinen sidoslujuus voidaan määrittää mittaamalla sidoksen katkaisemiseen tarvittava energiamäärä. Muista, että yhdellä atomilla ei ole sidosenergiaa; tämä energia on olemassa vain kahden atomin välisissä sidoksissa. Jos haluat laskea joukkovelkakirjojen energian, määritä yksinkertaisesti rikkoutuneiden joukkovelkakirjojen kokonaismäärä ja vähennä sitten muodostuneiden joukkovelkakirjojen kokonaismäärä.
Vaihe
Osa 1/2: Murtuneiden ja muodostuneiden joukkovelkakirjojen määrittäminen
Vaihe 1. Määritä yhtälö sidoksen energian laskemiseksi
Joukkovelkakirjojen energia määritellään kaikkien rikkoutuneiden joukkovelkakirjojen summana vähennettynä muodostuneiden sidosten määrällä: H = H(katkaise sidos) - H(sidos muodostettu). H on sidoksen energian muutos, joka tunnetaan myös nimellä sidoksen entalpia, ja H on sidoksen energioiden summa yhtälön kummallakin puolella.
- Tämä yhtälö on eräs Hessin lain muoto.
- Sidoksen energian yksikkö on kilojoulea moolia kohti tai kJ/mol.
Vaihe 2. Kirjoita kemiallinen yhtälö, joka näyttää kaikki molekyylien väliset sidokset
Kun tehtävän reaktion yhtälö on kirjoitettu vain kemiallisilla symboleilla ja numeroilla, tämän yhtälön kirjoittaminen on hyödyllistä, koska se kuvaa kaikkia sidoksia, jotka muodostuvat eri alkuaineiden ja molekyylien välillä. Tämän visuaalisen esityksen avulla voit laskea kaikki sidokset, jotka ovat rikki ja muodostuneet yhtälön reagenssin ja tuotteen puolille.
- Muista, että yhtälön vasen puoli on reagenssit ja oikea puoli on tuotteet.
- Yksittäis-, kaksois- ja kolmoissidoksilla on erilaiset sidosenergiat, joten muista piirtää kaavio oikeilla sidoksilla elementtien välillä.
- Jos esimerkiksi piirrät seuraavan yhtälön kahden vedyn ja 2 bromin väliselle reaktiolle: H2(g) + Br2(g)-2 HBr (g), saat: H-H + Br-Br-2 H-Br. Väliviiva (-) osoittaa reaktanttien ja tuotteiden elementtien välisen yksittäisen sidoksen.
Vaihe 3. Tunne rikkoutuneiden ja muodostuneiden joukkovelkakirjojen laskemista koskevat säännöt
Joissakin tapauksissa tähän laskelmaan käytettävät sidosenergiat ovat keskiarvoja. Samalla sidoksella voi olla hieman erilaiset sidosenergiat muodostuneiden molekyylien perusteella; näin ollen keskimääräistä sidosenergiaa käytetään yleisesti..
- Yksittäis-, kaksois- ja kolmoissidoksia käsitellään yhtenä katkona. Niillä kaikilla on erilaiset sidosenergiat, mutta ne lasketaan vain yhdeksi taukoksi.
- Sama pätee yhden, kahden tai kolmen hengen kokoonpanoihin. Tämä lasketaan yhdeksi kokoonpanoksi.
- Tässä esimerkissä kaikki joukkovelkakirjat ovat yksittäisiä joukkovelkakirjoja.
Vaihe 4. Tunnista sidoskatko yhtälön vasemmalla puolella
Yhtälön vasemmalla puolella on reagenssit, jotka edustavat kaikkia yhtälön rikkoutuneita sidoksia. Se on endoterminen prosessi, joka vaatii energian imeytymistä sidosten katkaisemiseksi.
Tässä esimerkissä vasemmalla puolella on 1 H-H-sidos ja 1 Br-Br-sidos
Vaihe 5. Laske kaikki yhtälön oikealle puolelle muodostuneet sidokset
Yhtälön oikea puoli sisältää kaikki tuotteet. Nämä ovat kaikki joukkovelkakirjoja, jotka muodostuvat. Sidoksen muodostuminen on eksoterminen prosessi, joka vapauttaa energiaa, yleensä lämmön muodossa.
Tässä esimerkissä oikealla puolella on 2 H-Br-sidosta
Osa 2/2: Bondienergian laskeminen
Vaihe 1. Etsi kyseisen sidoksen sidosenergia
On monia taulukoita, jotka sisältävät tietoja tietyn sidoksen keskimääräisistä sidosenergioista. Voit etsiä sen Internetistä tai kemian kirjoista. On tärkeää huomata, että taulukon sidoksen energiainformaatio koskee aina kaasumaisia molekyylejä.
- Haluat esimerkiksi löytää H-H-, Br-Br- ja H-Br-sidosenergiat.
- H-H = 436 kJ/mol; Br-Br = 193 kJ/mol; H-Br = 366 kJ/mol.
-
Nestemäisen molekyylin sidosenergian laskemiseksi sinun on myös löydettävä nestemolekyylin höyrystymisen muutoksen entalpia. Tämä on energiamäärä, joka tarvitaan nesteen muuttamiseksi kaasuksi. Tämä luku lisätään sidoksen kokonaisenergiaan.
Esimerkki: Jos kysymyksessä kysytään nestemäisestä vedestä, lisää yhtälöön veden höyrystymisen entalpiamuutos (+41 kJ)
Vaihe 2. Kerro sidoksen energia katkenneiden sidosten määrällä
Joissakin yhtälöissä sama sidos voi rikkoutua monta kertaa. Jos esimerkiksi molekyylissä on 4 vetyatomia, vetysidoksen energia on laskettava neljä kertaa, eli kertaa 4.
- Tässä esimerkissä on vain yksi sidos molekyyliä kohden, joten yksinkertaisesti kerrotaan sidoksen energia yhdellä.
- H-H = 436 x 1 = 436 kJ/mol
- Br-Br = 193 x 1 = 193 kJ/mol
Vaihe 3. Lisää yhteen katkenneiden sidosten kaikki sidosenergiat
Kun sidosenergiat on kerrottu yksittäisten sidosten määrällä, sinun on laskettava yhteen kaikki reagenssipuolen sidokset.
Esimerkissämme rikkoutuneiden sidosten määrä on H-H + Br-Br = 436 + 193 = 629 kJ/mol
Vaihe 4. Kerro sidoksen energia muodostuneiden sidosten määrällä
Kuten työskennellessäsi sidosten katkaisemisessa reaktanttipuolella, sinun on moninkertaistettava sidosten määrä, joka muodostuu vastaavista sidosenergioista. Jos muodostuu 4 vetysidosta, kerro näiden sidosten energia 4: llä.
Tässä esimerkissä 2 H-Br-sidosta muodostetaan siten, että H-Br-sidoksen energia (366 kJ/mol) kerrotaan 2: 366 x 2 = 732 kJ/mol
Vaihe 5. Laske yhteen kaikki muodostuneet sidosenergiat
Jälleen, kuten sidosten katkaisemisessa, kaikki tuotepuolelle muodostuneet sidokset lasketaan yhteen. Joskus muodostuu vain yksi tuote ja voit ohittaa tämän vaiheen.
Esimerkissämme muodostuu vain yksi tuote, joten muodostunut sidosenergia on yhtä suuri kuin 2H-Br-sidoksen sidosenergia, joka on 732 kJ/mol
Vaihe 6. Vähennä katkenneiden joukkovelkakirjojen muodostamien joukkovelkakirjojen määrä
Kun kaikki sidosenergiat molemmilla puolilla on laskettu yhteen, vähennä yksinkertaisesti rikkoutuneet sidokset muodostetuilla sidoksilla. Muista tämä yhtälö: H = H(katkaise sidos) - H(sidos muodostettu). Liitä numerot kaavaan ja vähennä.
Tässä esimerkissä: H = H(katkaise sidos) - H(sidos muodostettu) = 629 kJ/mol - 732 kJ/mol = -103 kJ/mol.
Vaihe 7. Määritä, onko koko reaktio endoterminen vai eksoterminen
Viimeinen vaihe on laskea sidosenergiat sen määrittämiseksi, vapauttaako reaktio energiaa vai kuluttaa energiaa. Endotermisellä (joka kuluttaa energiaa) on positiivinen lopullinen sidosenergia, kun taas eksotermisellä reaktiolla (joka vapauttaa energiaa) on negatiivinen sidosenergia.
