انرژی پیوند یک مفهوم مهم در شیمی است که میزان انرژی مورد نیاز برای شکستن پیوندهای بین گازهای پیوند کووالانسی را توصیف می کند. انرژی های پیوند نوع پر شده برای پیوندهای یونی اعمال نمی شود. هنگامی که 2 اتم با یکدیگر پیوند می یابند و مولکول جدیدی را تشکیل می دهند ، می توان میزان استحکام پیوند بین اتم ها را با اندازه گیری میزان انرژی مورد نیاز برای شکستن پیوند تعیین کرد. به یاد داشته باشید ، یک اتم انرژی پیوند ندارد. این انرژی فقط در پیوندهای بین دو اتم وجود دارد. برای محاسبه انرژی پیوند ، به سادگی تعداد کل پیوندهای شکسته شده را تعیین کنید ، سپس تعداد کل پیوندهای تشکیل شده را کم کنید.
گام
قسمت 1 از 2: تعیین اوراق شکسته و تشکیل شده
مرحله 1. معادله را برای محاسبه انرژی پیوند تعریف کنید
انرژی پیوند به عنوان مجموع تمام پیوندهای شکسته منهای تعداد پیوندهای تشکیل شده تعریف می شود: H = H(قطع رابطه) - ح(پیوند تشکیل شده است)به H تغییر در انرژی پیوند است که به آنتالپی پیوند نیز معروف است و H مجموع انرژی های پیوند برای هر طرف معادله است.
- این معادله شکلی از قانون هس است.
- واحد انرژی پیوند ، کیلوژول بر مول یا کیلوژول بر مول است.
مرحله 2. یک معادله شیمیایی بنویسید که تمام پیوندهای بین مولکولی را نشان می دهد
وقتی معادله واکنش در مسئله فقط با نمادها و اعداد شیمیایی نوشته شود ، نوشتن این معادله مفید است زیرا تمام پیوندهایی را که بین عناصر و مولکولهای مختلف ایجاد می شود توصیف می کند. این نمایش بصری به شما امکان می دهد تمام پیوندهای شکسته شده و شکل یافته در طرف واکنش دهنده و محصول معادله را محاسبه کنید.
- به یاد داشته باشید ، سمت چپ معادله واکنش دهنده ها و سمت راست محصولات هستند.
- پیوندهای تک ، دوگانه و سه گانه دارای انرژی پیوند متفاوتی هستند ، بنابراین حتماً نمودارهایی با پیوندهای صحیح بین عناصر ترسیم کنید.
- به عنوان مثال ، اگر معادله زیر را برای واکنش بین 2 هیدروژن و 2 برم ترسیم کنید: H2(g) + Br2(g)-2 HBr (g) ، دریافت خواهید کرد: H-H + Br-Br-2 H-Br. خط فاصله (-) نشان دهنده پیوند واحد بین عناصر واکنش دهنده و محصولات است.
مرحله 3. قوانین شمارش اوراق قرضه شکسته و تشکیل شده را بشناسید
در برخی موارد ، انرژی پیوندی که برای این محاسبه استفاده می شود ، متوسط خواهد بود. پیوند یکسان می تواند بر اساس مولکولهای تشکیل شده دارای انرژی پیوند کمی متفاوت باشد. بنابراین ، معمولاً از انرژی متوسط پیوند استفاده می شود. به
- اوراق قرضه تکی ، دوتایی و سه گانه به عنوان 1 شکست تلقی می شوند. همه آنها دارای انرژی پیوند متفاوتی هستند ، اما فقط به عنوان یک وقفه حساب می شوند.
- همین امر در مورد تشکیلات تک ، دو یا سه گانه صادق است. این به عنوان یک تشکیلات حساب می شود.
- در این مثال ، همه اوراق قرضه تک پیوند هستند.
مرحله 4. شکست پیوند را در سمت چپ معادله مشخص کنید
سمت چپ معادله شامل واکنش دهنده هایی است که تمام پیوندهای شکسته شده در معادله را نشان می دهد. این یک فرآیند گرماگیر است که برای شکستن پیوندها نیاز به جذب انرژی دارد.
در این مثال ، سمت چپ دارای 1 پیوند H-H و 1 پیوند Br-Br است
مرحله 5. تمام پیوندهای تشکیل شده در سمت راست معادله را بشمارید
سمت راست معادله شامل همه محصولات است. اینها همه پیوندهایی است که تشکیل می شود. تشکیل پیوند یک فرایند گرمازا است که معمولاً به شکل گرما انرژی آزاد می کند.
در این مثال ، سمت راست دارای 2 پیوند H-Br است
قسمت 2 از 2: محاسبه انرژی پیوند
مرحله 1. انرژی پیوند پیوند مورد نظر را بیابید
جداول زیادی وجود دارد که حاوی اطلاعاتی در مورد میانگین انرژی پیوند یک پیوند خاص است. می توانید آن را در اینترنت یا کتابهای شیمی جستجو کنید. توجه به این نکته ضروری است که اطلاعات انرژی پیوند در جدول همیشه برای مولکول های گازی است.
- به عنوان مثال ، می خواهید انرژی پیوند H-H ، Br-Br و H-Br را پیدا کنید.
- H-H = 436 کیلوژول بر مول ؛ Br-Br = 193 kJ/mol ؛ H-Br = 366 کیلوژول بر مول
-
برای محاسبه انرژی پیوند یک مولکول به شکل مایع ، باید آنتالپی تغییر تبخیر مولکول مایع را نیز بیابید. این مقدار انرژی لازم برای تبدیل مایع به گاز است. این عدد به کل انرژی پیوند اضافه می شود.
به عنوان مثال: اگر در مورد آب مایع سوال می شود ، تغییر آنتالپی تبخیر آب (+41 کیلوژول) را به معادله اضافه کنید
مرحله 2. انرژی پیوند را در تعداد پیوندهای شکسته ضرب کنید
در برخی از معادلات ، می توانید پیوند یکسان را بارها شکسته باشید. به عنوان مثال ، اگر 4 اتم هیدروژن در یک مولکول باشد ، انرژی پیوند هیدروژنی باید چهار بار محاسبه شود ، برابر 4.
- در این مثال ، فقط 1 پیوند در هر مولکول وجود دارد ، بنابراین به سادگی انرژی پیوند را در 1 ضرب کنید.
- H-H = 436 x 1 = 436 kJ/mol
- Br-Br = 193 x 1 = 193 kJ/mol
مرحله 3. تمام انرژی پیوندهای پیوندهای شکسته را جمع کنید
پس از ضرب انرژی پیوند در تعداد پیوندهای جداگانه ، باید تمام پیوندها را در طرف واکنش دهنده جمع کنید.
در مثال ما ، تعداد پیوندهای شکسته H-H + Br-Br = 436 + 193 = 629 kJ/mol است
مرحله 4. انرژی پیوند را در تعداد پیوندهای تشکیل شده ضرب کنید
همانطور که هنگام شکستن پیوندها در طرف واکنش دهنده ، باید تعداد پیوندهای ایجاد شده توسط انرژی پیوند مربوطه را ضرب کنید. در صورت تشکیل 4 پیوند هیدروژنی ، انرژی آن پیوندها را در 4 ضرب کنید.
در این مثال ، 2 پیوند H-Br شکل می گیرد به طوری که انرژی پیوند H-Br (366 کیلوژول بر مول) در 2 ضرب می شود: 366 2 2 = 732 کیلوژول بر مول
مرحله 5. تمام انرژی های پیوند ایجاد شده را جمع کنید
دوباره ، مانند شکستن اوراق قرضه ، تمام اوراق قرضه تشکیل شده در سمت محصول جمع می شوند. گاهی اوقات فقط 1 محصول شکل می گیرد و می توانید از این مرحله بگذرید.
در مثال ما ، فقط 1 محصول تشکیل شده است بنابراین انرژی پیوند ایجاد شده برابر با انرژی پیوند 2 پیوند H-Br است که 732 کیلوژول بر مول است
مرحله 6. تعداد پیوندهای تشکیل شده توسط پیوندهای شکسته را کم کنید
هنگامی که تمام انرژی پیوند در هر دو طرف جمع می شوند ، به سادگی پیوندهای شکسته شده را با پیوندهای ایجاد شده کم کنید. این معادله را به خاطر بسپارید: H = H(قطع رابطه) - ح(پیوند تشکیل شده است)به اعداد را به فرمول وصل کرده و کم کنید.
در این مثال: H = H(قطع رابطه) - ح(پیوند تشکیل شده است) = 629 کیلوژول بر مول - 732 کیلوژول بر مول = -103 کیلوژول بر مول.
مرحله 7. تعیین کنید که آیا کل واکنش گرماگیر است یا گرمازا
آخرین مرحله محاسبه انرژی پیوندهاست تا مشخص شود آیا واکنش انرژی آزاد می کند یا انرژی مصرف می کند. گرماگیر (که انرژی مصرف می کند) دارای انرژی پیوند نهایی مثبت است ، در حالی که واکنش گرمازا (که انرژی آزاد می کند) دارای انرژی پیوند منفی خواهد بود.
