Energia więzi

W chemii energia wiązania ( BE ), zwana także średnią entalpią wiązania lub średnią entalpią wiązania, jest miarą siły wiązania w wiązaniu chemicznym . IUPAC definiuje energię wiązania jako średnią wartość energii dysocjacji wiązania w fazie gazowej (zwykle w temperaturze 298,15 K) dla wszystkich wiązań tego samego typu w obrębie tego samego związku chemicznego.

Energia dysocjacji wiązania (entalpia) jest również określana jako energia rozerwania wiązania, energia wiązania, siła wiązania lub energia wiązania (skrót: BDE , BE lub D ). Definiuje się ją jako standardową zmianę entalpii następującego rozszczepienia: R - X → R + X . BDE , oznaczony jako Dº(R - X ) , jest zwykle wyprowadzany z równania termochemicznego,

{\ Displaystyle {\ rozpocząć {tablica} {lcl} \ operatorname {D ^ { \circ }(R-} X)\ =\Delta H_{f}^{\circ }\mathrm {(R)} +\Delta H_{f}^{\circ }(X)-\Delta H_{f }^{\circ}(\mathrm {R} X)\end{tablica}}}

Entalpia tworzenia Δ H _f º dużej liczby atomów, wolnych rodników, jonów, klastrów i związków jest dostępna na stronach internetowych NIST , NASA , CODATA i IUPAC . Większość autorów woli używać BDE przy 298,15 K.

Na przykład energia wiązania węgiel - wodór w metanie BE _(C–H) to zmiana entalpii (∆ H ) rozpadu jednej cząsteczki metanu na atom węgla i cztery rodniki wodorowe , podzielone przez cztery. Dokładna wartość dla określonej pary związanych pierwiastków różni się nieco w zależności od konkretnej cząsteczki, więc energie wiązań w tabelach są generalnie średnimi z wielu wybranych typowych związków chemicznych zawierających ten typ wiązania.

Energia wiązania ( BE ) jest średnią wszystkich energii dysocjacji wiązania pojedynczego typu wiązania w danej cząsteczce. Energie dysocjacji wiązań kilku różnych wiązań tego samego typu mogą różnić się nawet w obrębie jednej cząsteczki. Na przykład cząsteczka wody składa się z dwóch wiązań O–H połączonych jako H–O–H. Energia wiązania dla H ₂ O jest średnią energii potrzebną do rozerwania każdego z dwóch kolejnych wiązań O–H:

{\ Displaystyle {\ rozpocząć {tablica} {lcl} \ operatorname {HOH} & \ rightarrow & \ operatorname {H \ cdot + \ cdot OH} &, D_ {1} \\\ operatorname { \cdot OH} &\rightarrow &\mathrm {\cdot O\cdot +\cdot H} &,D_{2}\\\mathrm {HOH} &\rightarrow &\mathrm {H\cdot +\cdot O\cdot +\cdot H} &,D=(D_{1}+D_{2})/2\\\end{tablica}}}

Chociaż te dwa wiązania są równoważne w oryginalnej cząsteczce symetrycznej, energia dysocjacji wiązania wiązania tlen-wodór różni się nieznacznie w zależności od tego, czy z atomem tlenu związany jest inny atom wodoru.

Kiedy wiązanie zostanie zerwane, wiążąca para elektronów zostanie równo podzielona na produkty. Proces ten nazywany jest rozszczepianiem wiązań homolitycznych (rozszczepianie homolityczne; homoliza) i prowadzi do powstania rodników.

Przewidywanie siły wiązania na podstawie promienia

Promień metaliczny , promień jonowy i promień kowalencyjny każdego atomu w cząsteczce można wykorzystać do oszacowania siły wiązania. Na przykład promień kowalencyjny boru szacuje się na 83,0 µm , ale długość wiązania B–B w B2Cl4 _wynosi 175 µm, co jest znacznie większą _wartością . Wskazywałoby to, że wiązanie między dwoma atomami boru jest raczej słabym wiązaniem pojedynczym. W innym przykładzie promień metaliczny renu wynosi 137,5 µm, a długość wiązania Re – Re wynosi 224 µm w związku Re ₂ Cl ₈ . Z tych danych możemy wywnioskować, że wiązanie jest wiązaniem bardzo silnym lub wiązaniem poczwórnym . Ta metoda oznaczania jest najbardziej użyteczna dla związków związanych kowalencyjnie.

Czynniki wpływające na energię wiązań jonowych

Elektroujemność dwóch atomów wiążących się ze sobą wpływa na energię wiązania jonowego . Większe różnice w elektroujemności odpowiadają silniejszym wiązaniom jonowym.

Zobacz też