Obligāciju enerģija ir svarīgs jēdziens ķīmijā, kas apraksta enerģijas daudzumu, kas nepieciešams, lai pārtrauktu saites starp kovalentās saites gāzēm. Aizpildījuma tipa saites enerģijas neattiecas uz jonu saitēm. Kad 2 atomi saista kopā, veidojot jaunu molekulu, saites stiprības pakāpi starp atomiem var noteikt, izmērot saites pārtraukšanai nepieciešamo enerģijas daudzumu. Atcerieties, ka vienam atomam nav saites enerģijas; šī enerģija pastāv tikai saitēs starp diviem atomiem. Lai aprēķinātu obligāciju enerģiju, vienkārši nosakiet kopējo sadalīto obligāciju skaitu, pēc tam atņemiet izveidoto obligāciju kopējo skaitu.
Solis
1. daļa no 2: Sadalīto un izveidoto obligāciju noteikšana
1. solis. Definējiet vienādojumu, lai aprēķinātu saites enerģiju
Obligāciju enerģija tiek definēta kā visu sadalīto obligāciju summa, atņemot izveidoto saišu skaitu: H = H(pārtraukt saiti) - H(izveidojusies saite). H ir saites enerģijas izmaiņas, kas pazīstamas arī kā saišu entalpija, un H ir saites enerģijas summa katrai vienādojuma pusei.
- Šis vienādojums ir Hesas likuma forma.
- Saites enerģijas vienība ir kilodžouls uz molu vai kJ/mol.
2. solis. Uzrakstiet ķīmisko vienādojumu, kurā parādītas visas starpmolekulārās saites
Ja uzdevuma reakcijas vienādojums ir rakstīts tikai ar ķīmiskiem simboliem un skaitļiem, šī vienādojuma rakstīšana ir noderīga, jo tas apraksta visas saites, kas veidojas starp dažādiem elementiem un molekulām. Šis vizuālais attēlojums ļaus jums aprēķināt visas saites, kas ir sadalītas un izveidojušās vienādojuma reaģenta un produkta pusēs.
- Atcerieties, ka vienādojuma kreisā puse ir reaģenti, bet labā puse ir produkti.
- Vienām, divkāršām un trīskāršām saitēm ir atšķirīga saišu enerģija, tāpēc noteikti uzzīmējiet diagrammu ar pareizajām saitēm starp elementiem.
- Piemēram, ja reakcijai starp 2 ūdeņražiem un 2 bromu uzzīmē šādu vienādojumu: H2(g) + Br2(g)-2 HBr (g), jūs saņemsiet: H-H + Br-Br-2 H-Br. Defise (-) norāda uz vienotu saiti starp reaģentos esošajiem elementiem un produktiem.
Solis 3. Ziniet sadalīto un izveidoto obligāciju skaitīšanas noteikumus
Dažos gadījumos obligāciju enerģija, kas tiks izmantota šim aprēķinam, būs vidējā. Vienai un tai pašai saitei var būt nedaudz atšķirīgas saites enerģijas, pamatojoties uz izveidotajām molekulām; tādējādi parasti tiek izmantota vidējā obligāciju enerģija..
- Viena, dubultā un trīskāršā obligācija tiek uzskatīta par 1 pārtraukumu. Viņiem visiem ir atšķirīga saišu enerģija, taču tie tiek uzskatīti tikai par vienu pārtraukumu.
- Tas pats attiecas uz vienreizējiem, divkāršiem vai trīskāršiem veidojumiem. Tas tiks uzskatīts par vienu veidojumu.
- Šajā piemērā visas obligācijas ir atsevišķas obligācijas.
4. solis. Identificējiet obligācijas pārtraukumu vienādojuma kreisajā pusē
Vienādojuma kreisajā pusē ir reaģenti, kas attēlo visas vienādojuma saplīsušās saites. Tas ir endotermisks process, kas prasa saiknes pārtraukšanai enerģijas absorbciju.
Šajā piemērā kreisajā pusē ir 1 H-H saite un 1 Br-Br saite
5. solis. Saskaitiet visas obligācijas, kas izveidotas vienādojuma labajā pusē
Vienādojuma labajā pusē ir visi produkti. Tās ir visas obligācijas, kas veidosies. Saites veidošanās ir eksotermisks process, kas atbrīvo enerģiju, parasti siltuma veidā.
Šajā piemērā labajā pusē ir 2 H-Br saites
2. daļa no 2: Obligāciju enerģijas aprēķināšana
1. solis. Atrodiet attiecīgās saites saites enerģiju
Ir daudz tabulu, kurās ir informācija par konkrētās obligācijas vidējo obligāciju enerģiju. To var meklēt internetā vai ķīmijas grāmatās. Ir svarīgi atzīmēt, ka tabulā esošā saites enerģijas informācija vienmēr attiecas uz gāzveida molekulām.
- Piemēram, jūs vēlaties atrast H-H, Br-Br un H-Br saites enerģijas.
- H-H = 436 kJ/mol; Br-Br = 193 kJ/mol; H-Br = 366 kJ/mol.
-
Lai aprēķinātu molekulas saites enerģiju šķidrā veidā, jums jāatrod arī šķidrās molekulas iztvaikošanas izmaiņu entalpija. Tas ir enerģijas daudzums, kas nepieciešams, lai šķidrumu pārvērstu gāzē. Šis skaitlis tiek summēts ar kopējo saites enerģiju.
Piemēram: ja jautājumā uzdots jautājums par šķidru ūdeni, vienādojumam pievienojiet ūdens iztvaikošanas entalpijas izmaiņas (+41 kJ)
2. solis. Reiziniet saites enerģiju ar sadalīto saišu skaitu
Dažos vienādojumos viena un tā pati saite var tikt pārtraukta vairākas reizes. Piemēram, ja molekulā ir 4 ūdeņraža atomi, ūdeņraža saites enerģija jāaprēķina četras reizes, t.i., reizes 4.
- Šajā piemērā uz molekulu ir tikai 1 saite, tāpēc vienkārši reiziniet saites enerģiju ar 1.
- H-H = 436 x 1 = 436 kJ/mol
- Br-Br = 193 x 1 = 193 kJ/mol
3. solis. Saskaitiet visas sadalīto saišu saišu enerģiju
Pēc obligāciju enerģijas reizināšanas ar atsevišķu saišu skaitu, jums jāsummē visas saites reaģenta pusē.
Mūsu piemērā sadalīto saišu skaits ir H-H + Br-Br = 436 + 193 = 629 kJ/mol
Solis 4. Reiziniet saites enerģiju ar izveidoto saišu skaitu
Tāpat kā strādājot pie saišu laušanas reaģenta pusē, jums jāreizina saišu skaits, ko veido attiecīgās saites enerģijas. Ja veidojas 4 ūdeņraža saites, reiziniet šo saišu enerģiju ar 4.
Šajā piemērā 2 H-Br saites tiek veidotas tā, ka H-Br saites enerģija (366 kJ/mol) tiks reizināta ar 2: 366 x 2 = 732 kJ/mol
5. solis. Saskaitiet visas izveidojušās saites enerģijas
Atkal, tāpat kā obligāciju laušana, tiek saskaitītas visas obligācijas, kas veidojas produkta pusē. Dažreiz tiek izveidots tikai 1 produkts, un jūs varat izlaist šo darbību.
Mūsu piemērā ir izveidots tikai 1 produkts, tāpēc izveidotā saites enerģija ir vienāda ar 2H-Br saišu saites enerģiju, kas ir 732 kJ/mol
6. solis. Atņemiet saistošo obligāciju veidoto obligāciju skaitu
Kad visas saišu enerģijas abās pusēs ir saskaitītas, vienkārši atņemiet saplīsušās saites ar izveidotajām saitēm. Atcerieties šo vienādojumu: H = H(pārtraukt saiti) - H(izveidojusies saite). Pievienojiet skaitļus formulai un atņemiet.
Šajā piemērā: H = H(pārtraukt saiti) - H(izveidojusies saite) = 629 kJ/mol - 732 kJ/mol = -103 kJ/mol.
7. solis. Nosakiet, vai visa reakcija ir endotermiska vai eksotermiska
Pēdējais solis ir aprēķināt saites enerģiju, lai noteiktu, vai reakcija atbrīvo enerģiju vai patērē enerģiju. Endotermam (kas patērē enerģiju) būs pozitīva gala saites enerģija, bet eksotermiskajai reakcijai (kas atbrīvo enerģiju) būs negatīva saites enerģija.
