אנרגיית הקשר היא מושג חשוב בכימיה המתאר את כמות האנרגיה הדרושה לשבירת קשרים בין גזי קשר קוולנטיים. אנרגיות קשר מסוג מילוי אינן חלות על קשרים יוניים. כאשר 2 אטומים מתחברים יחד ליצירת מולקולה חדשה, ניתן לקבוע את מידת חוזק הקשר בין האטומים על ידי מדידת כמות האנרגיה הנדרשת לשבירת הקשר. זכור, לאטום אחד אין אנרגיית קשר; אנרגיה זו קיימת רק בקשרים בין שני אטומים. כדי לחשב את אנרגיות הקשר, פשוט קבע את המספר הכולל של הקשרים שנשברו, ולאחר מכן הפחת את המספר הכולל של הקשרים שנוצרו.
שלב
חלק 1 מתוך 2: קביעת איגרות החוב השבורות והנוצרות
שלב 1. הגדר את המשוואה לחישוב אנרגיית הקשר
אנרגיית איגרות החוב מוגדרת כסכום כל הקשרים השבורים בניכוי מספר הקשרים שנוצרו: H = H(לשבור קשר) - ח(נוצר קשר). H הוא השינוי באנרגיית הקשר, המכונה גם אנתלפיה של הקשר, ו- H הוא סכום האנרגיות של הקשר לכל צד של המשוואה.
- משוואה זו היא צורה של חוק הס.
- היחידה לאנרגיית הקשר היא הקילו -ג'ול לשומה או kJ/mol.
שלב 2. כתוב משוואה כימית המציגה את כל הקשרים הבין -מולקולריים
כאשר המשוואה לתגובה בבעיה נכתבת רק באמצעות סמלים ומספרים כימיים, כתיבת משוואה זו מועילה מכיוון שהיא מתארת את כל הקשרים הנוצרים בין היסודות והמולקולות השונות. ייצוג חזותי זה יאפשר לך לחשב את כל הקשרים שנשברים ויוצרים בצד המגיב והמוצר של המשוואה.
- זכור, הצד השמאלי של המשוואה הוא המגיבים, והצד הימני הוא התוצרים.
- לקשרים בודדים, כפולים ומשולשים יש אנרגיות קשר שונות, לכן הקפד לצייר תרשים עם הקשרים הנכונים בין האלמנטים.
- לדוגמה, אם אתה מצייר את המשוואה הבאה לתגובה בין 2 מימנים לשני ברום: H2(ז) + בר2(ז)-2 HBr (g), תקבל: H-H + Br-Br-2 H-Br. המקף (-) מציין קשר יחיד בין האלמנטים במגיבים והמוצרים.
שלב 3. דע את הכללים לספירת קשרים שבורים ונוצרים
במקרים מסוימים, אנרגיות הקשר שישמשו לחישוב זה יהיו הממוצע. לאותו קשר יכולות להיות אנרגיות קשר מעט שונות המבוססות על המולקולות שנוצרו; לפיכך, אנרגיית הקשר הממוצעת משמשת בדרך כלל..
- קשרים בודדים, כפולים ומשולשים מתייחסים כהפסקה אחת. לכולם יש אנרגיות קשר שונות, אך נחשבות כהפסקה אחת בלבד.
- אותו הדבר לגבי תצורות בודדות, כפולות או משולשות. זה ייחשב כמבנה אחד.
- בדוגמה זו, כל הקשרים הינם איגרות חוב בודדות.
שלב 4. זהה את הפרת הקשר בצד שמאל של המשוואה
הצד השמאלי של המשוואה מכיל את המגיבים, שייצגו את כל הקשרים השבורים במשוואה. זהו תהליך אנדותרמי הדורש ספיגה של אנרגיה כדי לשבור קשרים.
בדוגמה זו, בצד שמאל יש קשר H-H וקשר Br-Br 1
שלב 5. ספרו את כל הקשרים שנוצרו בצד ימין של המשוואה
הצד הימני של המשוואה מכיל את כל המוצרים. אלה כל הקשרים שייווצרו. יצירת קשרים היא תהליך אקסותרמי שמשחרר אנרגיה, בדרך כלל בצורה של חום.
בדוגמה זו, בצד ימין יש 2 קשרי H-Br
חלק 2 מתוך 2: חישוב אנרגיית האג"ח
שלב 1. מצא את אנרגיית הקשר של הקשר המדובר
ישנם טבלאות רבות המכילות מידע על אנרגיות הקשר הממוצעות של קשר מסוים. אתה יכול לחפש אותו באינטרנט או בספרי כימיה. חשוב לציין שמידע אנרגיית הקשר בטבלה הוא תמיד עבור מולקולות גזיות.
- לדוגמה, אתה רוצה למצוא את אנרגיות הקשר של H-H, Br-Br ו- H-Br.
- H-H = 436 kJ/mol; Br-Br = 193 kJ/mol; H-Br = 366 kJ/mol.
-
כדי לחשב את אנרגיית הקשר של מולקולה בצורה נוזלית, עליך למצוא גם את האנתלפיה של שינוי האידוי של המולקולה הנוזלית. זוהי כמות האנרגיה הדרושה להפיכת נוזל לגז. מספר זה מתווסף לכלל אנרגיית הקשר.
לדוגמה: אם השאלה נשאלת על מים נוזליים, הוסיפו למשוואה את שינוי האידוי של האידוי של המים (41 ק"ג)
שלב 2. הכפל את אנרגיית הקשר במספר הקשרים המנותקים
בחלק מהמשוואות אתה יכול לנתק את אותו הקשר פעמים רבות. לדוגמה, אם 4 אטומי מימן נמצאים במולקולה, יש לחשב את אנרגיית קשרי המימן ארבע פעמים, כלומר כ -4.
- בדוגמה זו, יש רק קשר אחד למולקולה, לכן פשוט הכפל את אנרגיית הקשר ב- 1.
- H-H = 436 x 1 = 436 kJ/mol
- Br-Br = 193 x 1 = 193 kJ/mol
שלב 3. הוסף את כל אנרגיות הקשר של הקשרים השבורים
לאחר הכפלת אנרגיות הקשר במספר הקשרים האישיים, עליך להוסיף את כל הקשרים בצד המגיב.
בדוגמה שלנו, מספר הקשרים שנשברו הוא H-H + Br-Br = 436 + 193 = 629 kJ/mol
שלב 4. הכפל את אנרגיית הקשר במספר הקשרים שנוצרו
כמו בעת עבודה על שבירת קשרים בצד המגיב, עליך להכפיל את מספר הקשרים הנוצרים מאנרגיות הקשר המתאימות. אם נוצרים 4 קשרי מימן, הכפל את האנרגיה של קשרים אלה ב- 4.
בדוגמה זו נוצרים 2 קשרי H-Br כך שאנרגיית הקשר H-Br (366 קג"ש/מול) תוכפל ב 2: 366 x 2 = 732 קג"מ/מול
שלב 5. הוסף את כל אנרגיות הקשר שנוצרו
שוב, בדומה לשבירת קשרים, כל הקשרים הנוצרים בצד המוצר מתווספים. לפעמים נוצר רק מוצר אחד ואתה יכול לדלג על שלב זה.
בדוגמה שלנו, יש רק מוצר אחד שנוצר כך שאנרגיית הקשר שנוצרת שווה לאנרגיית הקשר של 2 קשרי H-Br שהם 732 קג"מ/מול
שלב 6. הפחת את מספר הקשרים הנוצרים על ידי קשרים שבורים
לאחר חיבור כל אנרגיות הקשר משני הצדדים, פשוט הפחת את הקשרים השבורים על ידי הקשרים שנוצרו. זכור את המשוואה הזו: H = H(לשבור קשר) - ח(נוצר קשר). חבר את המספרים לנוסחה וחסר.
בדוגמה זו: H = H(לשבור קשר) - ח(נוצר קשר) = 629 kJ/mol - 732 kJ/mol = -103 kJ/mol.
שלב 7. קבע אם כל התגובה היא אנדותרמית או אקסותרמית
השלב האחרון הוא חישוב אנרגיות הקשר כדי לקבוע אם התגובה משחררת אנרגיה או צורכת אנרגיה. לאנדותרמית (הצורכת אנרגיה) תהיה אנרגיית חיבור סופית חיובית, ואילו לתגובה אקסותרמית (המשחררת אנרגיה) תהיה אנרגיית קשר שלילית.
