Bindningsenergi är ett viktigt koncept inom kemi som beskriver mängden energi som krävs för att bryta bindningar mellan kovalenta bindningsgaser. Bindningsenergier av fylltyp gäller inte för joniska bindningar. När 2 atomer binder samman för att bilda en ny molekyl kan graden av bindningsstyrka mellan atomerna bestämmas genom att mäta mängden energi som krävs för att bryta bindningen. Kom ihåg att en atom inte har någon bindningsenergi; denna energi existerar endast i bindningar mellan två atomer. För att beräkna bindningsenergier, bestäm helt enkelt det totala antalet brutna bindningar och subtrahera sedan det totala antalet bindningar som bildas.
Steg
Del 1 av 2: Bestämning av brutna och bildade obligationer
Steg 1. Definiera ekvationen för att beräkna bindningsenergin
Obligationsenergi definieras som summan av alla brutna bindningar minus antalet bindningar som bildas: H = H(bryt band) - H(bindning bildad). H är förändringen i bindningsenergi, även känd som bindningsentalpin, och H är summan av bindningsenergierna för varje sida av ekvationen.
- Denna ekvation är en form av Hess lag.
- Enheten för bindningsenergi är kilojoule per mol eller kJ/mol.
Steg 2. Skriv en kemisk ekvation som visar alla intermolekylära bindningar
När ekvationen för reaktionen i problemet bara skrivs med kemiska symboler och siffror är det bra att skriva denna ekvation eftersom den beskriver alla bindningar som bildas mellan de olika elementen och molekylerna. Denna visuella representation gör att du kan beräkna alla bindningar som bryts och bildas på reaktant- och produktsidan av ekvationen.
- Kom ihåg att den vänstra sidan av ekvationen är reaktanterna, och den högra sidan är produkterna.
- Enkel-, dubbel- och trippelbindningar har olika bindningsenergier, så se till att rita ett diagram med rätt bindningar mellan elementen.
- Till exempel, om du ritar följande ekvation för reaktionen mellan 2 väten och 2 brom: H2(g) + Br2(g)-2 HBr (g) får du: H-H + Br-Br-2 H-Br. Bindestreck (-) indikerar en enda bindning mellan elementen i reaktanterna och produkterna.
Steg 3. Känn till reglerna för att räkna obligationer brutna och bildade
I vissa fall är bindningsenergierna som kommer att användas för denna beräkning genomsnittet. Samma bindning kan ha lite olika bindningsenergier baserat på bildade molekyler; sålunda används den genomsnittliga bindningsenergin vanligen..
- Enkel-, dubbel- och trippelbindningar behandlas som 1 brytning. De har alla olika bindningsenergier, men räknas som bara en paus.
- Detsamma gäller för enkla, dubbla eller trippelformationer. Detta kommer att räknas som en formation.
- I detta exempel är alla obligationer enkelbindningar.
Steg 4. Identifiera bindningsavbrottet på vänster sida av ekvationen
Ekvens vänstra sida innehåller reaktanterna, som kommer att representera alla brutna bindningar i ekvationen. Det är en endoterm process som kräver absorption av energi för att bryta bindningar.
I detta exempel har vänster sida 1 H-H-bindning och 1 Br-Br-bindning
Steg 5. Räkna alla bindningar som bildas på ekvationens högra sida
Höger sida av ekvationen innehåller alla produkter. Dessa är alla de bindningar som kommer att bildas. Obligationsbildning är en exoterm process som frigör energi, vanligtvis i form av värme.
I detta exempel har höger sida 2 H-Br-bindningar
Del 2 av 2: Beräkning av bindningsenergi
Steg 1. Hitta bindningsenergin för bindningen i fråga
Det finns många tabeller som innehåller information om de genomsnittliga bindningsenergierna för en viss bindning. Du kan leta upp det på internet eller i kemiböcker. Det är viktigt att notera att informationen om bindningsenergi i tabellen alltid är för gasformiga molekyler.
- Till exempel vill du hitta bindningsenergierna för H-H, Br-Br och H-Br.
- H-H = 436 kJ/mol; Br-Br = 193 kJ/mol; H-Br = 366 kJ/mol.
-
För att beräkna bindningsenergin för en molekyl i flytande form måste du också hitta entalpin för förändring av förångning för den flytande molekylen. Detta är den mängd energi som krävs för att förvandla en vätska till en gas. Detta tal summeras till den totala bindningsenergin.
Till exempel: Om frågan ställer om flytande vatten, lägg till entalpiändringen av förångning av vatten (+41 kJ) till ekvationen
Steg 2. Multiplicera bindningsenergin med antalet brytningar
I vissa ekvationer kan du ha samma bindning bruten många gånger. Till exempel, om 4 väteatomer finns i en molekyl, måste vätebindningsenergin beräknas fyra gånger, aka gånger 4.
- I det här exemplet finns det bara 1 bindning per molekyl så multiplicera helt enkelt bindningsenergin med 1.
- H-H = 436 x 1 = 436 kJ/mol
- Br-Br = 193 x 1 = 193 kJ/mol
Steg 3. Lägg ihop alla bindningsenergier för de brutna bindningarna
Efter att ha multiplicerat bindningsenergierna med antalet enskilda bindningar måste du lägga ihop alla bindningar på reaktantsidan.
I vårt exempel är antalet brutna bindningar H-H + Br-Br = 436 + 193 = 629 kJ/mol
Steg 4. Multiplicera bindningsenergin med antalet bindningar som bildas
Som när du arbetar med att bryta bindningar på reaktantsidan måste du multiplicera antalet bindningar som bildas av respektive bindningsenergier. Om 4 vätebindningar bildas, multiplicera energin för dessa bindningar med 4.
I detta exempel bildas 2 H-Br-bindningar så att H-Br-bindningsenergin (366 kJ/mol) multipliceras med 2: 366 x 2 = 732 kJ/mol
Steg 5. Lägg ihop alla bildade bindningsenergier
Återigen, som att bryta bindningar, läggs alla bindningar som bildas på produktsidan ihop. Ibland bildas bara 1 produkt och du kan hoppa över det här steget.
I vårt exempel är det endast 1 produkt som bildas så att bindningsenergin som bildas är lika med bindningsenergin för de 2 H-Br-bindningarna som är 732 kJ/mol
Steg 6. Subtrahera antalet bindningar som bildas av brutna bindningar
När alla bindningsenergier på båda sidor har räknats ihop, subtraherar du helt enkelt de brutna bindningarna av de bildade bindningarna. Kom ihåg denna ekvation: H = H(bryt band) - H(bindning bildad). Anslut siffrorna till formeln och subtrahera.
I det här exemplet: H = H(bryt band) - H(bindning bildad) = 629 kJ/mol - 732 kJ/mol = -103 kJ/mol.
Steg 7. Bestäm om hela reaktionen är endoterm eller exoterm
Det sista steget är att beräkna bindningsenergier för att avgöra om reaktionen släpper ut energi eller förbrukar energi. En endotermisk (som förbrukar energi) kommer att ha en positiv slutlig bindningsenergi, medan en exoterm reaktion (som frigör energi) kommer att ha en negativ bindningsenergi.
