Beräkna bindningsenergi

Bindningsenergi är ett viktigt begrepp inom kemi som definierar mängden energi som krävs för att bryta en bindning mellan en kovalent bunden gas. Denna typ av bindningsenergi gäller inte jonbindningar. När två atomer binder till en ny molekyl är det möjligt att bestämma hur stark bindningen mellan atomer är genom att mäta mängden energi som krävs för att bryta den bindningen. Kom ihåg att en enda atom inte har någon bindningsenergi - det är bindningen mellan två atomer som har energi. För att beräkna bindningsenergin för en reaktion, bestäm helt enkelt det totala antalet brutna bindningar och subtrahera sedan det totala antalet bildade bindningar.

Steg

Del 1 av 2: Bestämning av brutna och bildade bindningar

Bild med titeln Beräkna bindningsenergi Steg 1
1. Definiera ekvationen för beräkning av bindningsenergi. Bindningsenergi definieras av summan av alla brutna bindningar minus summan av alla bildade bindningar: ΔH = ∑H(brutna band) - H(bildade bindningar). ΔH är förändringen i bindningsenergi, även kallad 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.
Bild med titeln Beräkna bindningsenergi Steg 2
2. Rita den kemiska ekvationen som visar alla bindningar mellan molekylerna. När en reaktionsekvation helt enkelt skrivs med kemiska symboler och siffror, är det användbart att rita denna ekvation för att visa alla bindningar mellan de olika elementen och molekylerna. Med denna visuella representation kan du enkelt räkna alla bindningar som bryts och bildas på reaktions- och produktsidan av ekvationen.
  • Kom ihåg att den vänstra sidan av ekvationen innehåller alla reaktanter och den högra innehåller alla produkter.
  • Enkel-, dubbel- och trippelbindningar har olika bindningsenergier så se till att du ritar diagrammet som visar de korrekta bindningarna mellan elementen.
  • Till exempel, om du använder ekvationen H2(g) + Br2(g) ---> 2 HBr(g) skulle beteckna en reaktion mellan 2 väte och 2 brom, då skulle detta se ut som H-H + Br-Br ---> 2H-Br. Bindestreck representerar enkelbindningar mellan elementen i reaktanterna och produkterna.
  • Bild med titeln Beräkna bindningsenergi Steg 3
    3. Lär dig reglerna för att räkna brutna och bildade bindningar. I de flesta fall kommer bindningsenergierna du använder för dessa beräkningar att vara medelvärden. Samma bindning kan ha en något annorlunda bindningsenergi baserat på molekylen den bildas i -- det är därför genomsnittliga bindningsenergier vanligtvis används..
  • En enkel-, dubbel- och trippelbindning behandlas alla som en bruten bindning. De har alla olika bindningsenergier, men räknas bara som en enda bruten bindning.
  • Detsamma gäller bildandet av en enkel-, dubbel- eller trippelbindning. Dessa räknas som en bildad enkelbindning.
  • I vårt exempel är alla obligationer enkelbindningar.
  • Bild med titeln Beräkna bindningsenergi Steg 4
    4. Välj de brutna bindningarna på vänster sida av ekvationen. Den vänstra sidan innehåller reaktanterna. Dessa representerar alla brutna bindningar i ekvationen. Detta är en endoterm process som kräver absorption av energi för att bryta bindningarna.
  • I vårt exempel har den vänstra sidan 1 H-H-bindning och 1 Br-Br-bindning.
  • Bild med titeln Beräkna bindningsenergi Steg 5
    5. Räkna bindningarna som bildas på höger sida av ekvationen. Den högra sidan innehåller alla produkter. Dessa är alla de band som kommer att bildas. Detta är en exoterm process som frigör energi, vanligtvis i form av värme.
  • I vårt exempel har den högra sidan 2 H-Br-bindningar.
  • Del 2 av 2: Beräkna bindningsenergin

    Bild med titeln Beräkna bindningsenergi Steg 6
    1. Slå upp bindningsenergierna för de aktuella bindningarna. Det finns många tabeller som innehåller information om de genomsnittliga bindningsenergierna för en specifik bindning. Dessa tabeller kan hittas online eller i en kemibok. Det är viktigt att notera att dessa bindningsenergier alltid är för molekyler i gasformigt tillstånd.
    • I vårt exempel behöver du hitta bindningsenergin för en H-H-bindning, en Br-Br-bindning och en H-Br-bindning.
    • H-H = 436 kJ/mol, Br-Br = 193 kJ/mol och H-Br = 366 kJ/mol.
    • För att beräkna bindningsenergin för molekyler i flytande tillstånd måste du också slå upp entalpiförändringen av förångningen av vätskemolekylen. Detta är den mängd energi som krävs för att omvandla vätskan till en gas. Detta antal läggs till den totala bindningsenergin.
    • Till exempel: Om du fick flytande vatten, skulle du lägga till entalpiförändringen av vattenavdunstning (+41 kJ) till ekvationen.
    Bild med titeln Beräkna bindningsenergi Steg 7
    2. Multiplicera bindningsenergierna med antalet brutna bindningar. I vissa ekvationer kan samma bindning brytas flera gånger. Anta till exempel att molekylen innehåller fyra väteatomer, då måste bindningsenergin för väte räknas fyra gånger eller multipliceras med 4.
  • I vårt exempel finns det bara en bindning av varje molekyl, så bindningsenergierna multipliceras helt enkelt med en.
  • H-H = 436 x 1 = 436 kJ/mol
  • Br-Br = 193 x 1 = 193 kJ/mol
  • Bild med titeln Beräkna bindningsenergi Steg 8
    3. Lägg ihop alla bindningsenergier för de brutna bindningarna. När du har multiplicerat bindningsenergierna med antalet individuella bindningar måste du lägga ihop alla bindningar på reaktionssidan.
  • I vårt exempel är summan av de brutna bindningarna H-H + Br-Br = 436 + 193 = 629 kJ/mol.
  • Bild med titeln Beräkna bindningsenergi Steg 9
    4. Multiplicera bindningsenergierna med antalet bildade bindningar. Precis som du gjorde för de brutna bindningarna på reaktionssidan, kommer du att multiplicera antalet bindningar som bildas av respektive bindningsenergi. Om fyra vätebindningar bildas måste du multiplicera den bindningsenergin med fyra.
  • I vårt exempel har vi bildat 2 H-Br-bindningar, så bindningsenergin för H-Br (366 kJ/mol) kommer att multipliceras med två: 366 x 2 = 732 kJ/mol.
  • Bild med titeln Beräkna bindningsenergi Steg 10
    5. Lägg ihop alla bildade bindningsenergier. Återigen, precis som du gjorde med de brutna bindningarna, kommer du att lägga ihop alla bindningar som bildas på produktsidan. Ibland har du bara bildat en produkt och du kan hoppa över detta steg.
  • I vårt exempel bildas bara en produkt, så energin för de bildade bindningarna är helt enkelt energin för 2 H-Br-bindningarna, eller 732 kJ/mol.
  • Bild med titeln Beräkna bindningsenergi Steg 11
    6. Subtrahera de bildade bindningarna från de brutna bindningarna. När du har lagt ihop alla bindningsenergier för båda sidor, subtraherar du bara de bindningar som bildas från de brutna bindningarna. Kom ihåg ekvationen: ΔH = ∑H(länkar trasiga) - H(bildade bindningar). Fyll i de beräknade värdena i ekvationen och beräkna minussumman.
  • I vårt exempel: ΔH = ∑H(brutna band) - H(bildade bindningar) = 629 kJ/mol - 732 kJ/mol = -103 kJ/mol.
  • Bild med titeln Beräkna bindningsenergi Steg 12
    7. Bestäm om hela reaktionen var endoterm eller exoterm. Det sista steget i beräkningen av bindningsenergin är att avgöra om reaktionen frigör energi eller förbrukar energi. En endoterm reaktion (en som förbrukar energi) kommer att ha en slutlig bindningsenergi som är positiv, medan en exoterm reaktion (en som frigör energi) kommer att ha en negativ bindningsenergi.
  • I vårt exempel är den slutliga bindningsenergin negativ, så reaktionen är exoterm.

  • Оцените, пожалуйста статью