В химии , энергия связи ( ВЕ ), также называемая средней связи энтальпия [1] или средняя энтальпией связи [2] является мера прочности соединения в химической связи . [3] IUPAC определяет энергию связи как среднее значение энергии диссоциации связи в газовой фазе (обычно при температуре 298,15 К) для всех связей одного типа в пределах одного и того же химического соединения. [4] Чем больше средняя энергия связи на одну электронную пару связи 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 связи (сокращение: BDE , BE или D ). Она определяется как стандартная энтальпия изменения следующего деления: R - X → R + X . BDE , обозначается к (R - X ), обычно получают путем термохимическое уравнение,
Энтальпия образования Δ H F º большого числа атомов, свободных радикалов, ионов, кластеров и соединений можно получить из сайтов NIST , NASA , КОДАТА и ИЮПАК . Большинство авторов предпочитают использовать значения BDE при 298,15 К.
Так , например, углерод - водород , энергия связи в метана BE (C-H) представляет собой изменение энтальпии (Δ Н ) разорвать одну молекулу метана в атом углерода и четырех водородных радикалов , разделенный 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]
Энергия связи ( BE ) - это среднее значение всех энергий диссоциации связи одного типа в данной молекуле. [8] Энергии диссоциации нескольких различных связей одного 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 H 2 O - это средняя энергия, необходимая для последовательного разрыва каждой из двух связей O – H:
Хотя две связи эквивалентны в исходной симметричной молекуле, энергия диссоциации связи кислород-водород незначительно меняется в зависимости от того, есть ли другой атом водорода, связанный с атомом кислорода.
Когда связь разорвана, пара связывающих электронов разделится на продукты поровну. Этот процесс называется гомолитическим разрывом связи (гомолитическим разрывом; гомолизом) 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 бора оценивается в 83,0 пм , но длина связи B – B в B 2 Cl 4 составляет 175 пм, что значительно больше. Это указывало бы на то, что связь между двумя атомами бора является довольно слабой одинарной связью. В другом примере металлический радиус рения составляет 137,5 пм, а длина связи Re – Re составляет 224 пм в соединении Re 2 Cl 8 . Исходя из этих данных, мы можем сделать вывод, что облигация является очень сильной или четверной . Этот метод определения наиболее полезен для ковалентно связанных соединений. [10]
Факторы, влияющие на энергию ионной связи
Электроотрицательность в связи два атома вместе влияет на ионную энергию связи. [11] Чем дальше электроотрицательность двух атомов, тем сильнее связь в целом. Например, у цезия самое низкое, а у фтора самое высокое, и у них самая прочная ионная связь (как минимум, одинарная связь). Предполагая, что самой сильной полярной ковалентной связью является связь углерод-фтор. И в большинстве случаев ионные связи сильнее ковалентных. При проверке точек плавления ионные соединения имеют высокие точки плавления, а ковалентные соединения - низкие точки плавления. [12]
Смотрите также
Рекомендации
- ^ Кларк, J (2013), BOND ENTHALPY (BOND ENERGY), Chemguide, BOND ENTHALPY (BOND ENERGY).
- ^ Кристиан, Джерри Д. (1973-03-01). «Прочность химической связи». Журнал химического образования . 50 (3): 176. DOI : 10.1021 / ed050p176 . ЛВП : 2060/19980004003 . ISSN 0021-9584 .
- ^ Марч, Джерри (1985), Расширенная органическая химия: реакции, механизмы и структура (3-е изд.), Нью-Йорк: Wiley, ISBN 0-471-85472-7
- ^ Трептов, Ричард С. (1995). «Связанные энергии и энтальпии: различие, которым часто пренебрегают». Журнал химического образования . 72 (6): 497. DOI : 10.1021 / ed072p497 .
- ^ Шмидт-Рор, К. (2015). «Почему процессы горения всегда экзотермичны, давая около 418 кДж на моль O 2 », J. Chem. Educ. 92 : 2094-2099. http://dx.doi.org/10.1021/acs.jchemed.5b00333
- ^ Хейнс, Уильям (2016–2017). Справочник CRC по химии и физике, 97-е издание (Справочник CRC по химии и физике), 97-е издание (97-е изд.). CRC Press; 97 издание. ISBN 978-1498754286.
- ^ ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Онлайн исправленная версия: (2006–) « Энергия связи (средняя энергия связи) ». ‹См. Tfd› doi : 10.1351 / goldbook.B00701
- ^ Мадхуша (2017), Разница между энергией связи и энергией диссоциации связи, Pediaa, Разница между энергией связи и энергией диссоциации связи
- ^ «Иллюстрированный глоссарий органической химии - гомолитическое расщепление (гомолиз)» . www.chem.ucla.edu . Проверено 27 ноября 2019 .
- ^ Alcock, NW (1990). Связь и структура: структурные принципы в неорганической и органической химии . Нью-Йорк: Эллис Хорвуд. С. 40–42. ISBN 9780134652535.
- ^ Справочник по химии и физике (65-е изд.). CRC Press. 1984-06-27. ISBN 0-8493-0465-2.
- ^ Samblohm (13 мая 2012 г.). «Как электроотрицательность влияет на прочность связи?» . Форумы по физике | Научные статьи, Помощь в домашнем задании, Обсуждение . Проверено 27 ноября 2019 .