Bindungsenergien und Enthalpie
Bindungsenergien und Enthalpie
Sich bildende chemische Bindungsatome werden stabiler und ihre Energien nehmen ab und diese Energie wird nach außen abgegeben. Beim Aufbrechen dieser Bindung wird die gleiche Energiemenge benötigt. Energie, die während der Bildung einer Molbindung freigesetzt wird und zum Aufbrechen einer Molbindung erforderlich ist, wird Bindungsenergie genannt. Sie sind in kcal / mol angegeben.
Beispielsweise beträgt die Bindungsenergie von H-H 104 kcal / mol. Dies bedeutet, dass zur Bildung einer molaren H-H-Bindung 104 kcal Energie freigesetzt werden oder zum Aufbrechen einer molaren H-H-Bindung 104 kcal Energie benötigt werden.
Beispiel:
1) 2H(g) → H2(g) ; ∆H=-104 kcal
H2(g) → 2H(g) ; ∆H=104 kcal
2) 2Cl(g) → Cl2(g) ; ∆H=-58 kcal
Cl2(g) → 2Cl(g) ; ∆H=58 kcal
Wie Sie aus den obigen Beispielen sehen können, ist die Bindung zwischen H-Atomen stärker als die Bindungen von Cl-Atomen. Somit ist das H2-Molekül stabiler als das Cl2-Molekül.
Chemische Reaktionen treten auf, indem Bindungen zwischen Materie gebrochen und neue Bindungen gebildet werden. Somit besteht ein Zusammenhang zwischen Bindungsenergien und Reaktionsenthalpie. Das Aufbrechen der Bindung der Reaktanten erfordert Energie, und diese Energie ist positiv. Es wird jedoch neue Bindungsenergie freigesetzt. Diese Energie ist negativ.
Wenn wir diese Energien zusammenfassen, finden wir Reaktionsenthalpie.
Reaktanten → Produkte; ∆H =?
∆H=∑(Bindungsenergien)Reaktanten-∑(Bindungsenergien)Produkte
Wobei ∑ die Summe der angegebenen Mengen anzeigt.
In einer Reaktion If;
- (Summe der Bindungsenergien der Reaktanten)> (Summe der Bindungsenergien der Produkte) dann ist ∆H> 0, mit anderen Worten, die Reaktion endotherm. Ein Teil der Energie, die zum Aufbrechen von Reaktantenbindungen benötigt wird, wird aus der Energie gewonnen, die bei der Bildung von Produktbindungen freigesetzt wird, und ein Teil von außen.
- (Summe der Bindungsenergien der Reaktanten) <(Summe der Bindungsenergien der Produkte) dann ist ∆H <0, mit anderen Worten, die Reaktion exotherm. Somit wird ein Teil der Energie, die durch die Bildung neuer Bindungen in Produkten freigesetzt wird, zum Aufbrechen der Bindung in den Reaktanten verwendet und ein Teil der Energie wird nach außen abgegeben.
Beispiel: Finden Sie die H-Br-Bindungsenergie mithilfe der folgenden Reaktionen;
2H(g) → H2(g) ; ∆H=-104 kcal
1/2Br2(g) → Br(g) ∆H= 23 kcal
H2(g) + Br2(g) → 2HBr(g) ; ∆H=-18 kcal
Lösung:
Wir finden die Bindungsenergie von H-H, indem wir die erste Reaktion umkehren;
H2 (g) → 2H (g); ∆H = 104 kcal (da die Reaktion umgekehrt ist; ∆H wird positiv)
Wir finden die Bindungsenergie von Br-Br durch Multiplikation der zweiten Reaktion mit 2;
Br2 (g) → 2Br (g): ∆H = 46 kcal
Lassen Sie mich sagen, die Bindungsenergie von H-Br X kcal / mol ergibt sich nach folgender Formel:
H2(g) + Br2(g) → 2HBr(g) ; ∆H=-18 kcal
∆H = (Summe der Bindungsenergien der Reaktanten) - (Summe der Bindungsenergien der Produkte)
-18 = (104 + 46) - 2X
X = 84 kcal / mol
Die Bindungsenergie von H-Br beträgt 84 kcal