Năng lượng liên kết là một khái niệm quan trọng trong hóa học mô tả lượng năng lượng cần thiết để phá vỡ liên kết giữa các khí liên kết cộng hóa trị. Năng lượng liên kết kiểu điền không áp dụng cho liên kết ion. Khi 2 nguyên tử liên kết với nhau để tạo thành phân tử mới, mức độ liên kết giữa các nguyên tử có thể được xác định bằng cách đo mức năng lượng cần thiết để phá vỡ liên kết. Hãy nhớ rằng, một nguyên tử không có năng lượng liên kết; năng lượng này chỉ tồn tại trong liên kết giữa hai nguyên tử. Để tính toán năng lượng liên kết, chỉ cần xác định tổng số liên kết bị phá vỡ, sau đó trừ đi tổng số liên kết được hình thành.
Bươc chân
Phần 1/2: Xác định Trái phiếu bị gãy và Hình thành
Bước 1. Xác định phương trình tính năng lượng liên kết
Năng lượng liên kết được định nghĩa là tổng của tất cả các liên kết bị phá vỡ trừ đi số liên kết được hình thành: H = H(phá vỡ liên kết) - NS(trái phiếu hình thành). H là sự thay đổi năng lượng liên kết, còn được gọi là entanpi liên kết, và H là tổng năng lượng liên kết cho mỗi vế của phương trình.
- Phương trình này là một dạng của Định luật Hess.
- Đơn vị cho năng lượng liên kết là kilojoule trên mol hoặc kJ / mol.
Bước 2. Viết phương trình hóa học thể hiện tất cả các liên kết giữa các phân tử
Khi phương trình phản ứng trong bài toán chỉ được viết với các ký hiệu hóa học và số, việc viết phương trình này rất hữu ích vì nó mô tả tất cả các liên kết hình thành giữa các nguyên tố và phân tử khác nhau. Biểu diễn trực quan này sẽ cho phép bạn tính toán tất cả các liên kết bị phá vỡ và hình thành trên các mặt chất phản ứng và sản phẩm của phương trình.
- Hãy nhớ rằng, vế trái của phương trình là chất phản ứng, và vế phải là sản phẩm.
- Các liên kết đơn, đôi và ba có năng lượng liên kết khác nhau, vì vậy hãy nhớ vẽ sơ đồ với các liên kết chính xác giữa các phần tử.
- Ví dụ, nếu bạn vẽ phương trình sau cho phản ứng giữa 2 hiđro và 2 brom: H2(g) + Br2(g) - 2 HBr (g), bạn sẽ nhận được: H-H + Br-Br - 2 H-Br. Dấu gạch ngang (-) chỉ liên kết đơn giữa các nguyên tố trong chất phản ứng và sản phẩm.
Bước 3. Biết các quy tắc đếm trái phiếu bị phá vỡ và hình thành
Trong một số trường hợp, năng lượng liên kết sẽ được sử dụng cho phép tính này sẽ là trung bình. Cùng một liên kết có thể có năng lượng liên kết hơi khác nhau dựa trên các phân tử được hình thành; do đó, năng lượng liên kết trung bình được sử dụng phổ biến..
- Các liên kết đơn, đôi và ba được coi như 1 lần ngắt. Tất cả chúng đều có năng lượng liên kết khác nhau, nhưng chỉ được tính là một lần đứt.
- Điều này cũng đúng đối với các hình thành đơn, đôi hoặc ba. Đây sẽ được tính là một đội hình.
- Trong ví dụ này, tất cả các liên kết đều là liên kết đơn.
Bước 4. Xác định sự phá vỡ liên kết ở vế trái của phương trình
Phía bên trái của phương trình chứa các chất phản ứng, sẽ đại diện cho tất cả các liên kết bị phá vỡ trong phương trình. Đây là một quá trình thu nhiệt đòi hỏi sự hấp thụ năng lượng để phá vỡ các liên kết.
Trong ví dụ này, phía bên trái có 1 liên kết H-H và 1 liên kết Br-Br
Bước 5. Đếm tất cả các liên kết được hình thành ở vế phải của phương trình
Vế phải của phương trình chứa tất cả các tích. Đây là tất cả các liên kết sẽ hình thành. Sự hình thành liên kết là một quá trình tỏa nhiệt giải phóng năng lượng, thường ở dạng nhiệt.
Trong ví dụ này, phía bên phải có 2 liên kết H-Br
Phần 2/2: Tính năng lượng liên kết
Bước 1. Tìm năng lượng liên kết của liên kết đang xét
Có nhiều bảng chứa thông tin về năng lượng liên kết trung bình của một liên kết cụ thể. Bạn có thể tra cứu trên internet hoặc sách hóa học. Điều quan trọng cần lưu ý là thông tin năng lượng liên kết trong bảng luôn dành cho các phân tử ở thể khí.
- Ví dụ, bạn muốn tìm năng lượng liên kết của H-H, Br-Br và H-Br.
- H-H = 436 kJ / mol; Br-Br = 193 kJ / mol; H-Br = 366 kJ / mol.
-
Để tính toán năng lượng liên kết của một phân tử ở thể lỏng, bạn cũng cần phải tìm entanpi của sự thay đổi hóa hơi đối với phân tử chất lỏng. Đây là mức năng lượng cần thiết để biến chất lỏng thành chất khí. Con số này được cộng vào tổng năng lượng liên kết.
Ví dụ: Nếu câu hỏi hỏi về nước lỏng, hãy thêm sự thay đổi entanpi của hóa hơi của nước (+41 kJ) vào phương trình
Bước 2. Nhân năng lượng liên kết với số liên kết bị phá vỡ
Trong một số phương trình, bạn có thể có cùng một liên kết bị phá vỡ nhiều lần. Ví dụ, nếu 4 nguyên tử hydro trong một phân tử, thì năng lượng liên kết hydro phải được tính 4 lần, hay còn gọi là 4 lần.
- Trong ví dụ này, mỗi phân tử chỉ có 1 liên kết nên chỉ cần nhân năng lượng liên kết với 1.
- H-H = 436 x 1 = 436 kJ / mol
- Br-Br = 193 x 1 = 193 kJ / mol
Bước 3. Cộng tất cả các năng lượng liên kết của các liên kết bị hỏng
Sau khi nhân năng lượng liên kết với số liên kết riêng lẻ, bạn cần cộng tất cả các liên kết trên mặt chất phản ứng.
Trong ví dụ của chúng ta, số liên kết bị phá vỡ là H-H + Br-Br = 436 + 193 = 629 kJ / mol
Bước 4. Nhân năng lượng liên kết với số liên kết được hình thành
Như khi làm việc phá vỡ các liên kết ở phía chất phản ứng, bạn phải nhân số liên kết được hình thành với năng lượng liên kết tương ứng. Nếu 4 liên kết hydro được hình thành, nhân năng lượng của các liên kết đó với 4.
Trong ví dụ này, 2 liên kết H-Br được hình thành để năng lượng liên kết H-Br (366 kJ / mol) sẽ nhân với 2: 366 x 2 = 732 kJ / mol
Bước 5. Cộng tất cả các năng lượng liên kết được hình thành
Một lần nữa, giống như việc phá vỡ các liên kết, tất cả các liên kết hình thành trên mặt sản phẩm sẽ được cộng lại. Đôi khi chỉ có 1 sản phẩm được hình thành và bạn có thể bỏ qua bước này.
Trong ví dụ của chúng ta, chỉ có 1 sản phẩm được tạo thành nên năng lượng liên kết hình thành bằng năng lượng liên kết của 2 liên kết H-Br là 732 kJ / mol
Bước 6. Trừ số liên kết được hình thành bởi các liên kết bị hỏng
Khi tất cả năng lượng liên kết ở cả hai bên được cộng lại, chỉ cần trừ đi các liên kết bị hỏng cho các liên kết được hình thành. Hãy nhớ phương trình này: H = H(phá vỡ liên kết) - NS(trái phiếu hình thành). Cắm các số vào công thức và trừ.
Trong ví dụ này: H = H(phá vỡ liên kết) - NS(trái phiếu hình thành) = 629 kJ / mol - 732 kJ / mol = -103 kJ / mol.
Bước 7. Xác định xem toàn bộ phản ứng thu nhiệt hay tỏa nhiệt
Bước cuối cùng là tính toán năng lượng liên kết để xác định xem phản ứng giải phóng năng lượng hay tiêu hao năng lượng. Một phản ứng thu nhiệt (tiêu thụ năng lượng) sẽ có năng lượng liên kết cuối cùng dương, trong khi một phản ứng tỏa nhiệt (giải phóng năng lượng) sẽ có năng lượng liên kết âm.
