Võlakirjade energia on keemias oluline mõiste, mis kirjeldab energiakogust, mis on vajalik kovalentsete sidemegaaside vaheliste sidemete katkestamiseks. Fill-tüüpi sidemete energiad ei kehti ioonsidemete kohta. Kui 2 aatomit ühendavad uue molekuli moodustamiseks, saab sidemete tugevuse määra aatomite vahel määrata sideme purustamiseks vajaliku energiahulga mõõtmisega. Pidage meeles, et ühel aatomil puudub sidemeenergia; see energia eksisteerib ainult kahe aatomi vahelistes sidemetes. Võlakirjade energia arvutamiseks määrake lihtsalt purunenud võlakirjade koguarv ja lahutage seejärel moodustatud võlakirjade koguarv.
Samm
Osa 1: Murtud ja moodustatud võlakirjade määramine
Samm 1. Määratlege võrrand sideme energia arvutamiseks
Võlakirjaenergia määratletakse kõigi purunenud võlakirjade summana, millest on lahutatud moodustatud sidemete arv: H = H(katkesta side) - H(side tekkis). H on sideme energia muutus, mida tuntakse ka sideme entalpiana, ja H on võrrandi mõlema külje sidemete energia summa.
- See võrrand on Hessi seaduse vorm.
- Sideme energia ühik on kilodžaul mooli või kJ/mol kohta.
Samm 2. Kirjutage keemiline võrrand, mis näitab kõiki molekulidevahelisi sidemeid
Kui ülesande reaktsiooni võrrand on kirjutatud ainult keemiliste sümbolite ja numbritega, on selle võrrandi kirjutamisest abi, sest see kirjeldab kõiki sidemeid, mis tekivad erinevate elementide ja molekulide vahel. See visuaalne esitus võimaldab teil arvutada kõik sidemed, mis on purunenud ja moodustunud võrrandi reagendi ja toote pooltel.
- Pidage meeles, et võrrandi vasak pool on reagendid ja parem pool on tooted.
- Ühe-, kahe- ja kolmiksidemete sidemete energia on erinev, nii et joonistage kindlasti skeem elementide vahel õigete sidemetega.
- Näiteks kui joonistate 2 vesiniku ja 2 broomi vahelise reaktsiooni jaoks järgmise võrrandi: H2(g) + Br2(g)-2 HBr (g), saate: H-H + Br-Br-2 H-Br. Sidekriips (-) tähistab üksikut sidet reagentide ja saaduste elementide vahel.
Samm 3. Teadke purunenud ja moodustunud võlakirjade lugemise reegleid
Mõnel juhul on selle arvutuse jaoks kasutatavate sidemete energiad keskmised. Samal sidemel võib moodustatud molekulide põhjal olla veidi erinev sideme energia; seega kasutatakse tavaliselt sideme keskmist energiat..
- Ühe-, kahe- ja kolmiksidemeid käsitletakse ühe katkestusena. Neil kõigil on erinevad sidemeenergiad, kuid need loetakse vaid üheks vaheajaks.
- Sama kehtib ühe-, kahe- või kolmekordse koosseisu kohta. See loetakse üheks koosseisuks.
- Selles näites on kõik võlakirjad üksikvõlakirjad.
Samm 4. Tuvastage võrrandi vasakul küljel olev sidememurd
Võrrandi vasakul küljel on reagendid, mis esindavad kõiki võrrandis purunenud sidemeid. See on endotermiline protsess, mis nõuab sidemete katkestamiseks energia neeldumist.
Selles näites on vasakul küljel 1 H-H side ja 1 Br-Br side
Samm 5. Loendage kõik võrrandi paremal küljel moodustatud sidemed
Võrrandi parem pool sisaldab kõiki tooteid. Need on kõik võlakirjad, mis tekivad. Sideme moodustumine on eksotermiline protsess, mis vabastab energiat, tavaliselt soojuse kujul.
Selles näites on paremal küljel 2 H-Br sidet
Osa 2: Võlakirjaenergia arvutamine
Samm 1. Leidke kõnealuse sideme sideme energia
Seal on palju tabeleid, mis sisaldavad teavet konkreetse sideme keskmise võlakirjaenergia kohta. Seda saate otsida Internetist või keemiaraamatutest. Oluline on märkida, et tabelis olev sideinfo teave on alati gaasiliste molekulide jaoks.
- Näiteks soovite leida H-H, Br-Br ja H-Br sidemeenergiat.
- H-H = 436 kJ/mol; Br-Br = 193 kJ/mol; H-Br = 366 kJ/mol.
-
Vedelal kujul molekuli sidemeenergia arvutamiseks peate leidma ka vedela molekuli aurustumise muutumise entalpia. See on energiakogus, mis on vajalik vedeliku muutmiseks gaasiks. See arv liidetakse kogu sideme energiale.
Näiteks: kui küsimus küsib vedela vee kohta, lisage võrrandile vee aurustumise entalpia muutus (+41 kJ)
Samm 2. Korrutage sideme energia purunenud sidemete arvuga
Mõnes võrrandis võib sama sideme purustada mitu korda. Näiteks kui molekulis on 4 vesinikuaatomit, tuleb vesiniksideme energia arvutada neli korda, ehk 4 korda.
- Selles näites on molekuli kohta ainult 1 side, nii et korrutage sideme energia lihtsalt 1 -ga.
- H-H = 436 x 1 = 436 kJ/mol
- Br-Br = 193 x 1 = 193 kJ/mol
Samm 3. Lisage kokku katkiste sidemete kõik sidemete energiad
Pärast võlakirjade energia korrutamist üksikute sidemete arvuga peate kokku panema kõik reagendi poole sidemed.
Meie näites on purunenud sidemete arv H-H + Br-Br = 436 + 193 = 629 kJ/mol
Samm 4. Korrutage sideme energia moodustunud sidemete arvuga
Nagu reagendi poolel sidemete purustamisel, peate korrutama sidemete arvu, mis on moodustatud vastavate sidemete energiast. Kui moodustub 4 vesiniksidet, korrutage nende sidemete energia 4 -ga.
Selles näites moodustatakse 2 H-Br sidet nii, et H-Br sideme energia (366 kJ/mol) korrutatakse 2: 366 x 2 = 732 kJ/mol
Samm 5. Lisage kõik moodustunud sideme energiad
Jällegi, nagu võlakirjade purustamine, liidetakse kokku kõik tootepoolsed sidemed. Mõnikord moodustub ainult 1 toode ja saate selle sammu vahele jätta.
Meie näites on moodustatud ainult 1 toode, nii et moodustatud sideme energia on võrdne 2H-Br sideme sideme energiaga, mis on 732 kJ/mol
Samm 6. Lahutage purunenud võlakirjade moodustunud võlakirjade arv
Kui kõik sidemete energiad mõlemal küljel on kokku liidetud, lahutage lihtsalt purunenud sidemed tekkinud sidemetega. Pidage meeles seda võrrandit: H = H(katkesta side) - H(tekkis side). Ühendage numbrid valemiga ja lahutage.
Selles näites: H = H(katkesta side) - H(side tekkis) = 629 kJ/mol - 732 kJ/mol = -103 kJ/mol.
Samm 7. Tehke kindlaks, kas kogu reaktsioon on endotermiline või eksotermiline
Viimane samm on sidemete energia arvutamine, et teha kindlaks, kas reaktsioon vabastab energiat või tarbib energiat. Endotermil (mis tarbib energiat) on sideme lõplik energia positiivne, samas kui eksotermilisel reaktsioonil (mis vabastab energiat) on negatiivne sideme energia.
