Energia dysocjacji wiązań jest definiowana jako ilość energia który jest wymagany do homolitycznego rozerwania substancji chemicznej więź. Złamanie homolityczne zwykle wytwarza rodniki. Skrótową notacją tej energii jest BDE, re0lub DH °. Energia dysocjacji wiązań jest często wykorzystywana jako miara siły wiązania chemicznego i do porównywania różnych wiązań. Uwaga: zmiana entalpii zależy od temperatury. Typowymi jednostkami energii dysocjacji wiązań są kJ / mol lub kcal / mol. Energię dysocjacji wiązań można zmierzyć eksperymentalnie za pomocą spektrometrii, kalorymetriaoraz metody elektrochemiczne.
Kluczowe rzeczy na wynos: Bond Dissociation Energy
- Energia dysocjacji wiązań jest energią wymaganą do zerwania wiązania chemicznego.
- Jest to jeden ze sposobów oceny siły wiązania chemicznego.
- Energia dysocjacji wiązań jest równa energii wiązania tylko dla cząsteczek dwuatomowych.
- Najsilniejsza energia dysocjacji wiązań dotyczy wiązania Si-F. Najsłabsza energia dotyczy wiązania kowalencyjnego i jest porównywalna z siłą sił międzycząsteczkowych.
Energia dysocjacji obligacji a energia obligacji
Energia dysocjacji wiązań jest równa tylko energii wiązania cząsteczki dwuatomowe. Jest tak, ponieważ energia dysocjacji wiązania jest energią pojedynczego wiązania chemicznego, podczas gdy energia wiązania jest średnią wartością dla wszystkich energii dysocjacji wiązań wszystkich wiązań określonego typu w ciągu cząsteczka.
Rozważ na przykład usunięcie kolejnych atomów wodoru z cząsteczki metanu. Pierwsza energia dysocjacji wiązania wynosi 105 kcal / mol, druga to 110 kcal / mol, trzecia to 101 kcal / mol, a ostatnia to 81 kcal / mol. Energia wiązania jest więc średnią energii dysocjacji wiązania lub 99 kcal / mol. W rzeczywistości energia wiązania nie jest równa energii dysocjacji wiązania dla żadnego z wiązań C-H w cząsteczce metanu!
Najsilniejsze i najsłabsze wiązania chemiczne
Na podstawie energii dysocjacji wiązań można ustalić, które wiązania chemiczne są najsilniejsze, a które najsłabsze. Najsilniejszym wiązaniem chemicznym jest wiązanie Si-F. Energia dysocjacji wiązania dla F3Si-F wynosi 166 kcal / mol, podczas gdy energia dysocjacji wiązania dla H3Si-F wynosi 152 kcal / mol. Powodem, dla którego uważa się, że wiązanie Si-F jest tak silne, jest to, że jest ono znaczące elektroujemność różnica między dwoma atomami.
Wiązanie węgiel-węgiel w acetylenie ma również wysoką energię dysocjacji wiązania wynoszącą 160 kcal / mol. Najsilniejsze wiązanie w neutralnym związku wynosi 257 kcal / mol w tlenku węgla.
Nie ma szczególnie słabej energii dysocjacji wiązań, ponieważ słabe wiązania kowalencyjne faktycznie mają energię porównywalną z energią siły międzycząsteczkowe. Ogólnie mówiąc, najsłabsze wiązania chemiczne to wiązania między gazami szlachetnymi a fragmentami metali przejściowych. Najmniejsza zmierzona energia dysocjacji wiązań występuje między atomami w dimerze helu, He2. Dimer jest utrzymywany razem przez siła van der Waalsa i ma energię dysocjacji wiązania 0,021 kcal / mol.
Energia dysocjacji w porównaniu do entalpii dysocjacji
Czasami terminy „energia dysocjacji wiązań” i „entalpia dysocjacji wiązań” są używane zamiennie. Jednak te dwa niekoniecznie są takie same. Energia dysocjacji wiązań jest zmianą entalpii przy 0 K. Entalpia dysocjacji wiązań, czasami po prostu nazywana entalpią wiązań, jest zmianą entalpii przy 298 K.
Energia dysocjacji wiązań jest preferowana do prac teoretycznych, modeli i obliczeń. Entalpia wiązania jest stosowana w termochemii. Należy pamiętać, że przez większość czasu wartości w dwóch temperaturach nie różnią się znacząco. Tak więc, mimo że entalpia zależy od temperatur, ignorowanie tego efektu zwykle nie ma dużego wpływu na obliczenia.
Dysocjacja homolityczna i heterolityczna
Definicja energii dysocjacji wiązań dotyczy wiązań homolitycznie zerwanych. Odnosi się to do symetrycznego zerwania wiązania chemicznego. Wiązania mogą się jednak zerwać asymetrycznie lub heterolitycznie. W fazie gazowej energia uwalniana do przerwy heterolitycznej jest większa niż do homolizy. Jeśli obecny jest rozpuszczalnik, wartość energii gwałtownie spada.
Źródła
- Blanksby, S.J.; Ellison, G.B. (Kwiecień 2003). „Energie dysocjacji wiązań cząsteczek organicznych”. Rachunki badań chemicznych. 36 (4): 255–63. doi:10.1021 / ar020230d
- IUPAC, Compendium of Chemical Terminology, wyd. 2 („Gold Book”) (1997).
- Gillespie, Ronald J. (Lipiec 1998). „Cząsteczki kowalencyjne i jonowe: dlaczego są BeF2 i AlF3 Ciało stałe o wysokiej temperaturze topnienia, natomiast BF3 i SiF4 Czy gazy? ”. Journal of Chemical Education. 75 (7): 923. doi:10.1021 / ed075p923
- Kalescky, Robert; Kraka, Elfi; Cremer, Dieter (2013). „Identyfikacja najsilniejszych wiązań w chemii”. Journal of Physical Chemistry A. 117 (36): 8981–8995. doi:10.1021 / jp406200w
- Luo, Y.R. (2007). Kompleksowy podręcznik energii wiązań chemicznych. Boca Raton: CRC Press. ISBN 978-0-8493-7366-4.