Bindingsenergie is een belangrijk concept in de chemie dat de hoeveelheid energie beschrijft die nodig is om bindingen tussen covalente bindingsgassen te verbreken. Bindingsenergieën van het vultype zijn niet van toepassing op ionische bindingen. Wanneer 2 atomen aan elkaar binden om een nieuw molecuul te vormen, kan de mate van bindingssterkte tussen de atomen worden bepaald door de hoeveelheid energie te meten die nodig is om de binding te verbreken. Onthoud dat één atoom geen bindingsenergie heeft; deze energie bestaat alleen in bindingen tussen twee atomen. Om bindingsenergieën te berekenen, bepaalt u eenvoudig het totale aantal verbroken bindingen en trekt u vervolgens het totale aantal gevormde bindingen af.
Stap
Deel 1 van 2: De gebroken en gevormde obligaties bepalen
Stap 1. Definieer de vergelijking om de bindingsenergie te berekenen
Bindingsenergie wordt gedefinieerd als de som van alle verbroken bindingen minus het aantal gevormde bindingen: H = H(binding verbreken) - H(binding gevormd). H is de verandering in bindingsenergie, ook bekend als bindingsenthalpie, en H is de som van de bindingsenergieën voor elke zijde van de vergelijking.
- Deze vergelijking is een vorm van de wet van Hess.
- De eenheid voor bindingsenergie is de kilojoule per mol of kJ/mol.
Stap 2. Schrijf een chemische vergelijking die alle intermoleculaire bindingen laat zien
Wanneer de vergelijking voor de reactie in het probleem alleen met chemische symbolen en getallen is geschreven, is het schrijven van deze vergelijking nuttig omdat het alle bindingen beschrijft die zich tussen de verschillende elementen en moleculen vormen. Met deze visuele weergave kunt u alle bindingen berekenen die zijn verbroken en gevormd aan de reactant- en productzijde van de vergelijking.
- Onthoud dat de linkerkant van de vergelijking de reactanten zijn en de rechterkant de producten.
- Enkele, dubbele en driedubbele bindingen hebben verschillende bindingsenergieën, dus zorg ervoor dat je een diagram tekent met de juiste bindingen tussen de elementen.
- Als u bijvoorbeeld de volgende vergelijking trekt voor de reactie tussen 2 waterstofatomen en 2 broom: H2(g) + Br2(g) - 2 HBr(g), je krijgt: H-H + Br-Br - 2 H-Br. Het koppelteken (-) geeft een enkele binding aan tussen de elementen in de reactanten en producten.
Stap 3. Ken de regels voor het tellen van verbroken en gevormde bindingen
In sommige gevallen zullen de bindingsenergieën die voor deze berekening worden gebruikt het gemiddelde zijn. Dezelfde binding kan enigszins verschillende bindingsenergieën hebben op basis van de gevormde moleculen; dus de gemiddelde bindingsenergie wordt vaak gebruikt..
- Enkele, dubbele en driedubbele bindingen worden behandeld als 1 breuk. Ze hebben allemaal verschillende bindingsenergieën, maar tellen als slechts één breuk.
- Hetzelfde geldt voor enkele, dubbele of driedubbele formaties. Dit telt als één formatie.
- In dit voorbeeld zijn alle obligaties enkelvoudige obligaties.
Stap 4. Identificeer de bindingsbreuk aan de linkerkant van de vergelijking
De linkerkant van de vergelijking bevat de reactanten, die alle verbroken bindingen in de vergelijking vertegenwoordigen. Het is een endotherm proces dat absorptie van energie vereist om bindingen te verbreken.
In dit voorbeeld heeft de linkerkant 1 H-H-binding en 1 Br-Br-binding
Stap 5. Tel alle bindingen die aan de rechterkant van de vergelijking zijn gevormd
De rechterkant van de vergelijking bevat alle producten. Dit zijn alle banden die zich zullen vormen. Bindingsvorming is een exotherm proces waarbij energie vrijkomt, meestal in de vorm van warmte.
In dit voorbeeld heeft de rechterkant 2 H-Br-bindingen
Deel 2 van 2: Bond-energie berekenen
Stap 1. Zoek de bindingsenergie van de betreffende binding
Er zijn veel tabellen die informatie bevatten over de gemiddelde bindingsenergieën van een bepaalde binding. Je kunt het opzoeken op internet of in scheikundeboeken. Het is belangrijk op te merken dat de informatie over bindingsenergie in de tabel altijd voor gasvormige moleculen geldt.
- U wilt bijvoorbeeld de bindingsenergieën van H-H, Br-Br en H-Br vinden.
- H-H = 436 kJ/mol; Br-Br = 193 kJ/mol; H-Br = 366 kJ/mol.
-
Om de bindingsenergie van een molecuul in vloeibare vorm te berekenen, moet je ook de enthalpie van verandering van verdamping voor het vloeibare molecuul vinden. Dit is de hoeveelheid energie die nodig is om een vloeistof in een gas te veranderen. Dit aantal wordt opgeteld bij de totale bindingsenergie.
Bijvoorbeeld: als de vraag over vloeibaar water gaat, voeg dan de enthalpieverandering van verdamping van water (+41 kJ) toe aan de vergelijking
Stap 2. Vermenigvuldig de bindingsenergie met het aantal verbroken bindingen
In sommige vergelijkingen kan dezelfde binding vele malen worden verbroken. Als er bijvoorbeeld 4 waterstofatomen in een molecuul zitten, moet de waterstofbindingsenergie vier keer worden berekend, oftewel keer 4.
- In dit voorbeeld is er slechts 1 binding per molecuul, dus vermenigvuldig eenvoudig de bindingsenergie met 1.
- H-H = 436 x 1 = 436 kJ/mol
- Br-Br = 193 x 1 = 193 kJ/mol
Stap 3. Tel alle bindingsenergieën van de verbroken bindingen bij elkaar op
Nadat je de bindingsenergieën hebt vermenigvuldigd met het aantal individuele bindingen, moet je alle bindingen aan de reactantzijde optellen.
In ons voorbeeld is het aantal verbroken bindingen H-H + Br-Br = 436 + 193 = 629 kJ/mol
Stap 4. Vermenigvuldig de bindingsenergie met het aantal gevormde bindingen
Net als bij het verbreken van bindingen aan de reactantzijde, moet je het aantal bindingen dat wordt gevormd door de respectieve bindingsenergieën vermenigvuldigen. Als er 4 waterstofbruggen worden gevormd, vermenigvuldig dan de energie van die bindingen met 4.
In dit voorbeeld worden 2 H-Br-bindingen gevormd zodat de H-Br-bindingsenergie (366 kJ/mol) wordt vermenigvuldigd met 2: 366 x 2 = 732 kJ/mol
Stap 5. Tel alle gevormde bindingsenergieën bij elkaar op
Nogmaals, net als bij het verbreken van bindingen, worden alle bindingen die aan de productzijde zijn gevormd bij elkaar opgeteld. Soms wordt er maar 1 product gevormd en kun je deze stap overslaan.
In ons voorbeeld is er maar 1 product gevormd, dus de gevormde bindingsenergie is gelijk aan de bindingsenergie van de 2 H-Br-bindingen, wat 732 kJ/mol is
Stap 6. Trek het aantal bindingen af dat is gevormd door verbroken bindingen
Zodra alle bindingsenergieën aan beide zijden zijn opgeteld, trekt u eenvoudig de verbroken bindingen af van de gevormde bindingen. Onthoud deze vergelijking: H = H(binding verbreken) - H(binding gevormd). Steek de getallen in de formule en trek ze af.
In dit voorbeeld: H = H(binding verbreken) - H(binding gevormd) = 629 kJ/mol - 732 kJ/mol = -103 kJ/mol.
Stap 7. Bepaal of de gehele reactie endotherm of exotherm is
De laatste stap is het berekenen van bindingsenergieën om te bepalen of de reactie energie vrijgeeft of energie verbruikt. Een endotherm (die energie verbruikt) zal een positieve eindenergie hebben, terwijl een exotherme reactie (waarbij energie vrijkomt) een negatieve bindingsenergie zal hebben.
