Bindingsenergi er et viktig konsept i kjemi som beskriver mengden energi som kreves for å bryte bindinger mellom kovalente bindingsgasser. Fyll-type bindingsenergier gjelder ikke for ioniske bindinger. Når 2 atomer bindes sammen for å danne et nytt molekyl, kan graden av bindingsstyrke mellom atomene bestemmes ved å måle mengden energi som kreves for å bryte bindingen. Husk at ett atom ikke har noen bindingsenergi; denne energien eksisterer bare i bindinger mellom to atomer. For å beregne bindingsenergier, bare bestem det totale antallet obligasjoner som er brutt, og trekk deretter det totale antallet bindinger som dannes.
Steg
Del 1 av 2: Bestemmelse av de ødelagte og dannede obligasjonene
Trinn 1. Definer ligningen for å beregne bindingsenergien
Bindingsenergi er definert som summen av alle bindinger som er brutt minus antallet bindinger som dannes: H = H(bryte båndet) - H.(binding dannet). H er endringen i bindingsenergi, også kjent som bindingsentalpien, og H er summen av bindingsenergiene for hver side av ligningen.
- Denne ligningen er en form for Hess lov.
- Enheten for bindingsenergi er kilojoule per mol eller kJ/mol.
Trinn 2. Skriv en kjemisk ligning som viser alle de intermolekylære bindingene
Når ligningen for reaksjonen i problemet bare skrives med kjemiske symboler og tall, er det nyttig å skrive denne ligningen fordi den beskriver alle bindinger som dannes mellom de forskjellige elementene og molekylene. Denne visuelle representasjonen lar deg beregne alle bindinger som brytes og dannes på reaktant- og produktsiden av ligningen.
- Husk at venstre side av ligningen er reaktantene, og høyre side er produktene.
- Enkelt-, dobbelt- og trippelbindinger har forskjellige bindingsenergier, så sørg for å tegne et diagram med riktige bindinger mellom elementene.
- For eksempel, hvis du tegner følgende ligning for reaksjonen mellom 2 hydrogener og 2 brom: H2(g) + Br2(g)-2 HBr (g), får du: H-H + Br-Br-2 H-Br. Bindestrek (-) indikerer en enkelt binding mellom elementene i reaktantene og produktene.
Trinn 3. Kjenn reglene for telling av obligasjoner som er brutt og dannet
I noen tilfeller vil bindingsenergiene som skal brukes til denne beregningen være gjennomsnittet. Den samme bindingen kan ha litt forskjellige bindingsenergier basert på molekylene som dannes; dermed blir gjennomsnittlig bindingsenergi vanligvis brukt..
- Enkelt-, dobbelt- og trippelbindinger behandles som 1 brudd. De har alle forskjellige bindingsenergier, men regnes som bare en pause.
- Det samme gjelder enkelt-, dobbelt- eller trippelformasjoner. Dette vil telle som en formasjon.
- I dette eksemplet er alle obligasjoner enkeltbindinger.
Trinn 4. Identifiser bindingsbruddet på venstre side av ligningen
Venstre side av ligningen inneholder reaktantene, som vil representere alle de ødelagte bindingene i ligningen. Det er en endoterm prosess som krever absorpsjon av energi for å bryte bindinger.
I dette eksemplet har venstre side 1 H-H-binding og 1 Br-Br-binding
Trinn 5. Telle alle obligasjonene som er dannet på høyre side av ligningen
Høyre side av ligningen inneholder alle produktene. Dette er alle bindinger som vil danne. Bindingsdannelse er en eksoterm prosess som frigjør energi, vanligvis i form av varme.
I dette eksemplet har høyre side 2 H-Br-bindinger
Del 2 av 2: Beregning av obligasjonsenergi
Trinn 1. Finn bindingsenergien til bindingen det gjelder
Det er mange tabeller som inneholder informasjon om gjennomsnittlige bindingsenergier for en bestemt binding. Du kan slå den opp på internett eller i kjemibøker. Det er viktig å merke seg at informasjonen om bindingsenergi i tabellen alltid er for gassformige molekyler.
- For eksempel vil du finne bindingsenergiene til H-H, Br-Br og H-Br.
- H-H = 436 kJ/mol; Br-Br = 193 kJ/mol; H-Br = 366 kJ/mol.
-
For å beregne bindingsenergien til et molekyl i flytende form, må du også finne entalpien for fordampningsendring for det flytende molekylet. Dette er mengden energi som kreves for å gjøre en væske til en gass. Dette tallet summeres til den totale bindingsenergien.
For eksempel: Hvis spørsmålet spør om flytende vann, legger du til endalpiendringen av fordampning av vann (+41 kJ) i ligningen
Trinn 2. Multipliser bindingsenergien med antall brutt bindinger
I noen ligninger kan du få den samme bindingen brutt mange ganger. For eksempel, hvis 4 hydrogenatomer er i et molekyl, må hydrogenbindingsenergien beregnes fire ganger, aka ganger 4.
- I dette eksemplet er det bare 1 binding per molekyl, så multipliser bindingsenergien med 1.
- H-H = 436 x 1 = 436 kJ/mol
- Br-Br = 193 x 1 = 193 kJ/mol
Trinn 3. Legg sammen alle bindingsenergiene til de ødelagte bindingene
Etter å ha multiplisert bindingsenergiene med antall individuelle bindinger, må du legge sammen alle bindingene på reaktantsiden.
I vårt eksempel er antall ødelagte bindinger H-H + Br-Br = 436 + 193 = 629 kJ/mol
Trinn 4. Multipliser bindingsenergien med antall bindinger som dannes
Som når du jobber med å bryte bindinger på reaktantsiden, må du multiplisere antallet bindinger dannet av de respektive bindingsenergiene. Hvis det dannes 4 hydrogenbindinger, multipliserer du energien til disse bindingene med 4.
I dette eksemplet dannes 2 H-Br-bindinger slik at H-Br-bindingsenergien (366 kJ/mol) multipliseres med 2: 366 x 2 = 732 kJ/mol
Trinn 5. Legg sammen alle dannede bindingsenergier
Igjen, som å bryte bindinger, blir alle bindinger som dannes på produktsiden lagt sammen. Noen ganger dannes bare 1 produkt, og du kan hoppe over dette trinnet.
I vårt eksempel er det bare 1 produkt dannet slik at bindingsenergien som dannes er lik bindingsenergien til de 2 H-Br-bindingene som er 732 kJ/mol
Trinn 6. Trekk fra antall bindinger dannet av ødelagte bindinger
Når alle bindingsenergiene på begge sider er lagt sammen, trekker du ganske enkelt de ødelagte bindingene av bindingene som dannes. Husk denne ligningen: H = H(bryte bindingen) - H.(binding dannet). Sett tallene inn i formelen og trekk fra.
I dette eksemplet: H = H(bryte båndet) - H.(binding dannet) = 629 kJ/mol - 732 kJ/mol = -103 kJ/mol.
Trinn 7. Bestem om hele reaksjonen er endoterm eller eksoterm
Det siste trinnet er å beregne bindingsenergier for å avgjøre om reaksjonen frigjør energi eller bruker energi. En endotermisk (som bruker energi) vil ha en positiv sluttbindingsenergi, mens en eksoterm reaksjon (som frigjør energi) vil ha en negativ bindingsenergi.
