Связанная энергия - Bond energy

В химия, энергия связи (БЫТЬ), также называемый средняя связь энтальпия[1] или средняя энтальпия связи[2] это мера прочность сцепления в химическая связь.[3] ИЮПАК определяет энергию связи как среднее значение газовой фазы энергия диссоциации связи (обычно при температуре 298,15 К) для всех связей одного типа в пределах одного химического соединения.[4] Чем больше средняя энергия связи, приходящаяся на одну электронную пару, молекулы, тем более стабильна и с меньшей энергией молекула.[5]

Энергия диссоциации связи (энтальпия)[6] также называется энергией разрыва связи, энергией связи, прочностью связи или энергией связывания (аббревиатура: BDE, БЫТЬ, или D). Он определяется как стандартное изменение тальпии следующего деления: R - Икс → R + Икс. В BDE, обозначаемый Dº (R - Икс), обычно получается термохимическим уравнением

В энтальпия образования ΔЧАСжº большого количества атомов, свободных радикалов, ионов, кластеров и соединений доступны на сайтах NIST,НАСА, CODATA, и ИЮПАК. Большинство авторов предпочитают использоватьBDE значения при 298,15 К.

Например, углерод –водород энергия связи в метан БЫТЬ(C – H) - изменение энтальпии (∆ЧАС) расщепления одной молекулы метана на атом углерода и четыре атома водорода. радикалы, разделенное на четыре. Точное значение для определенной пары связанных элементов несколько варьируется в зависимости от конкретной молекулы, поэтому приведенные в таблице энергии связи обычно являются средними для ряда выбранных типичных химических соединений, содержащих этот тип связи.[7]

Связанная энергия (БЫТЬ) - среднее значение всех энергии диссоциации связи одного типа связи в данной молекуле.[8] Энергии диссоциации связи нескольких различных связей одного и того же типа могут различаться даже в пределах одной молекулы. Например, молекула воды состоит из двух связей O – H, связанных как H – O – H. Энергия связи для H2O - среднее значение энергии, необходимое для последовательного разрыва каждой из двух связей O – H:

Хотя две связи эквивалентны в исходной симметричной молекуле, энергия диссоциации связи кислород-водород незначительно изменяется в зависимости от того, есть ли другой атом водорода, связанный с атомом кислорода.

Когда связь разорвана, пара связывающих электронов поровну разделится на продукты. Этот процесс называется гомолитический разрыв связи (гомолитическое расщепление; гомолиз) и приводит к образованию радикалов.[9]

Как предсказать прочность связи по радиусу

Металлический радиус, ионный радиус, и ковалентный радиус каждого атома в молекуле можно использовать для оценки прочности связи. Например, ковалентный радиус бор оценивается в 83,0вечера, но длина связи B – B в B2Cl4 составляет 175 часов, что значительно больше. Это указывало бы на то, что связь между двумя атомами бора довольно прочная. слабый одинарная облигация. В другом примере металлический радиус рений составляет 137,5 пм, с длиной связи Re – Re 224 пм в соединении Re2Cl8. Из этих данных мы можем сделать вывод, что облигация является очень сильной связью или четырехкратная связь. Этот метод определения наиболее полезен для ковалентно связанных соединений.[10]

Факторы, влияющие на энергию ионной связи

В электроотрицательность двух атомов, связанных вместе, влияет на энергию ионной связи.[11] Чем дальше электроотрицательность двух атомов, тем сильнее связь в целом. Например, у цезия самое низкое, а у фтора самое высокое, и они образуют самую прочную ионную связь (по крайней мере, одинарную связь). Предполагается, что самой сильной полярной ковалентной связью является связь углерод-фтор. И в большинстве случаев ионные связи сильнее ковалентных. Посредством проверки точек плавления ионные соединения имеют высокие точки плавления, а ковалентные соединения - низкие точки плавления.[12]

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ Кларк, Дж. (2013 г.), BOND ENTHALPY (BOND ENERGY), Chemguide,BOND ENTHALPY (ЭНЕРГИЯ СВЯЗИ)
  2. ^ Кристиан, Джерри Д. (1973-03-01). «Прочность химической связи». Журнал химического образования. 50 (3): 176. Дои:10.1021 / ed050p176. ISSN  0021-9584.
  3. ^ Марш, Джерри (1985), Продвинутая органическая химия: реакции, механизмы и структура (3-е изд.), Нью-Йорк: Wiley, ISBN  0-471-85472-7
  4. ^ Трептов, Ричард С. (1995). «Связанные энергии и энтальпии: разница, которой часто пренебрегают». Журнал химического образования. 72 (6): 497. Дои:10.1021 / ed072p497.
  5. ^ Шмидт-Рор, К. (2015). «Почему процессы сгорания всегда экзотермичны, давая около 418 кДж на моль O2", J. Chem. Educ. 92: 2094-2099. http://dx.doi.org/10.1021/acs.jchemed.5b00333
  6. ^ Хейнс, Уильям (2016–2017). Справочник CRC по химии и физике, 97-е издание (CRC Handbook of Chemistry & Physics) 97-е издание (97-е изд.). CRC Press; 97 издание. ISBN  978-1498754286.
  7. ^ ИЮПАК, Сборник химической терминологии, 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Исправленная онлайн-версия: (2006–) "Энергия связи (средняя энергия связи) ". Дои:10.1351 / goldbook.B00701
  8. ^ Мадхуша (2017), Разница между энергией связи и энергией диссоциации связи, Pediaa, Разница между энергией связи и энергией диссоциации связи
  9. ^ «Иллюстрированный глоссарий органической химии - гомолитическое расщепление (гомолиз)». www.chem.ucla.edu. Получено 2019-11-27.
  10. ^ Олкок, Н. У. (1990). Связь и структура: структурные принципы неорганической и органической химии. Нью-Йорк: Эллис Хорвуд. С. 40–42. ISBN  9780134652535.
  11. ^ Справочник по химии и физике (65-е изд.). CRC Press. 1984-06-27. ISBN  0-8493-0465-2.
  12. ^ Samblohm (13 мая 2012 г.). "Как электроотрицательность влияет на прочность связи?". Форумы по физике | Научные статьи, Помощь в выполнении домашних заданий, Обсуждение. Получено 2019-11-27.