Bindungsenergie ist ein wichtiges Konzept in der Chemie, das die Energiemenge beschreibt, die erforderlich ist, um Bindungen zwischen kovalenten Bindungsgasen aufzubrechen. Bindungsenergien vom Fülltyp gelten nicht für ionische Bindungen. Wenn sich 2 Atome zu einem neuen Molekül verbinden, kann der Grad der Bindungsstärke zwischen den Atomen durch Messen der Energiemenge bestimmt werden, die zum Aufbrechen der Bindung erforderlich ist. Denken Sie daran, ein Atom hat keine Bindungsenergie; diese Energie existiert nur in Bindungen zwischen zwei Atomen. Um Bindungsenergien zu berechnen, bestimmen Sie einfach die Gesamtzahl der gebrochenen Bindungen und ziehen Sie dann die Gesamtzahl der gebildeten Bindungen ab.
Schritt
Teil 1 von 2: Bestimmung der gebrochenen und gebildeten Bindungen
Schritt 1. Definieren Sie die Gleichung zur Berechnung der Bindungsenergie
Die Bindungsenergie ist definiert als die Summe aller gebrochenen Bindungen abzüglich der Anzahl der gebildeten Bindungen: H = H(Bindung brechen) - H(Bindung gebildet). H ist die Änderung der Bindungsenergie, auch bekannt als Bindungsenthalpie, und H ist die Summe der Bindungsenergien für jede Seite der Gleichung.
- Diese Gleichung ist eine Form des Hessschen Gesetzes.
- Die Einheit für die Bindungsenergie ist das Kilojoule pro Mol oder kJ/mol.
Schritt 2. Schreiben Sie eine chemische Gleichung, die alle intermolekularen Bindungen zeigt
Wenn die Reaktionsgleichung in der Aufgabe nur mit chemischen Symbolen und Zahlen geschrieben wird, ist es hilfreich, diese Gleichung zu schreiben, da sie alle Bindungen beschreibt, die sich zwischen den verschiedenen Elementen und Molekülen bilden. Mit dieser visuellen Darstellung können Sie alle Bindungen berechnen, die auf der Reaktanten- und Produktseite der Gleichung gebrochen und gebildet werden.
- Denken Sie daran, dass die linke Seite der Gleichung die Reaktanten und die rechte Seite die Produkte sind.
- Einfach-, Doppel- und Dreifachbindungen haben unterschiedliche Bindungsenergien, also zeichne unbedingt ein Diagramm mit den richtigen Bindungen zwischen den Elementen.
- Zeichnet man zum Beispiel folgende Reaktionsgleichung für die Reaktion zwischen 2 Wasserstoffen und 2 Brom: H2(g) + Br2(g) - 2 HBr(g), erhalten Sie: H-H + Br-Br - 2 H-Br. Der Bindestrich (-) zeigt eine Einfachbindung zwischen den Elementen in den Reaktanten und Produkten an.
Schritt 3. Kennen Sie die Regeln zum Zählen von gebrochenen und gebildeten Bindungen
In einigen Fällen sind die Bindungsenergien, die für diese Berechnung verwendet werden, der Durchschnitt. Dieselbe Bindung kann je nach gebildeten Molekülen leicht unterschiedliche Bindungsenergien aufweisen; daher wird üblicherweise die durchschnittliche Bindungsenergie verwendet..
- Einfach-, Doppel- und Dreifachbindungen werden als 1 Bruch behandelt. Sie alle haben unterschiedliche Bindungsenergien, zählen aber nur als eine Unterbrechung.
- Das gleiche gilt für Einzel-, Doppel- oder Dreifachformationen. Dies wird als eine Formation gezählt.
- In diesem Beispiel sind alle Anleihen Einfachanleihen.
Schritt 4. Identifizieren Sie den Bindungsbruch auf der linken Seite der Gleichung
Die linke Seite der Gleichung enthält die Reaktanten, die alle gebrochenen Bindungen in der Gleichung darstellen. Es ist ein endothermer Prozess, bei dem Energie absorbiert wird, um Bindungen aufzubrechen.
In diesem Beispiel hat die linke Seite 1 H-H-Bindung und 1 Br-Br-Bindung
Schritt 5. Zählen Sie alle gebildeten Bindungen auf der rechten Seite der Gleichung
Die rechte Seite der Gleichung enthält alle Produkte. Dies sind alle Bindungen, die sich bilden werden. Die Bindungsbildung ist ein exothermer Prozess, bei dem Energie, meist in Form von Wärme, freigesetzt wird.
In diesem Beispiel hat die rechte Seite 2 H-Br-Bindungen
Teil 2 von 2: Berechnung der Bindungsenergie
Schritt 1. Finden Sie die Bindungsenergie der fraglichen Bindung
Es gibt viele Tabellen, die Informationen über die durchschnittlichen Bindungsenergien einer bestimmten Bindung enthalten. Sie können es im Internet oder in Chemiebüchern nachschlagen. Es ist wichtig zu beachten, dass die Angaben zur Bindungsenergie in der Tabelle immer für gasförmige Moleküle gelten.
- Sie möchten beispielsweise die Bindungsenergien von H-H, Br-Br und H-Br ermitteln.
- H-H = 436 kJ/mol; Br-Br = 193 kJ/mol; H-Br = 366 kJ/mol.
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Um die Bindungsenergie eines Moleküls in flüssiger Form zu berechnen, müssen Sie auch die Verdampfungsänderungsenthalpie für das flüssige Molekül ermitteln. Dies ist die Energiemenge, die benötigt wird, um eine Flüssigkeit in ein Gas umzuwandeln. Diese Zahl wird zur gesamten Bindungsenergie addiert.
Beispiel: Wenn die Frage nach flüssigem Wasser geht, addieren Sie die Verdampfungsenthalpieänderung von Wasser (+41 kJ) zur Gleichung
Schritt 2. Multiplizieren Sie die Bindungsenergie mit der Anzahl der gebrochenen Bindungen
In einigen Gleichungen kann dieselbe Bindung mehrmals gebrochen werden. Wenn sich beispielsweise 4 Wasserstoffatome in einem Molekül befinden, muss die Wasserstoffbrückenenergie viermal, auch bekannt als 4, berechnet werden.
- In diesem Beispiel gibt es nur 1 Bindung pro Molekül, also multiplizieren Sie einfach die Bindungsenergie mit 1.
- H-H = 436 x 1 = 436 kJ/mol
- Br-Br = 193 x 1 = 193 kJ/mol
Schritt 3. Addieren Sie alle Bindungsenergien der gebrochenen Bindungen
Nach Multiplikation der Bindungsenergien mit der Anzahl der Einzelbindungen müssen alle Bindungen auf der Reaktantenseite addiert werden.
In unserem Beispiel beträgt die Zahl der gebrochenen Bindungen H-H + Br-Br = 436 + 193 = 629 kJ/mol
Schritt 4. Multiplizieren Sie die Bindungsenergie mit der Anzahl der gebildeten Bindungen
Wie beim Aufbrechen von Bindungen auf der Reaktantenseite müssen Sie die Anzahl der gebildeten Bindungen mit den jeweiligen Bindungsenergien multiplizieren. Wenn 4 Wasserstoffbrücken gebildet werden, multiplizieren Sie die Energie dieser Bindungen mit 4.
In diesem Beispiel werden 2 H-Br-Bindungen gebildet, so dass die H-Br-Bindungsenergie (366 kJ/mol) mit 2 multipliziert wird: 366 x 2 = 732 kJ/mol
Schritt 5. Addieren Sie alle gebildeten Bindungsenergien
Auch hier werden wie beim Aufbrechen von Bindungen alle auf der Produktseite gebildeten Bindungen aufsummiert. Manchmal wird nur 1 Produkt gebildet und Sie können diesen Schritt überspringen.
In unserem Beispiel wird nur 1 Produkt gebildet, sodass die gebildete Bindungsenergie gleich der Bindungsenergie der 2 H-Br-Bindungen ist, die 732 kJ/mol beträgt
Schritt 6. Subtrahieren Sie die Anzahl der Bindungen, die durch gebrochene Bindungen gebildet werden
Sobald alle Bindungsenergien auf beiden Seiten addiert sind, subtrahieren Sie einfach die aufgebrochenen Bindungen von den gebildeten Bindungen. Denken Sie an diese Gleichung: H = H(Bindung brechen) - H(Bindung gebildet). Setze die Zahlen in die Formel ein und ziehe sie ab.
In diesem Beispiel: H = H(Bindung brechen) - H(Bindung gebildet) = 629 kJ/mol - 732 kJ/mol = -103 kJ/mol.
Schritt 7. Bestimmen Sie, ob die gesamte Reaktion endotherm oder exotherm ist
Der letzte Schritt besteht darin, die Bindungsenergien zu berechnen, um zu bestimmen, ob die Reaktion Energie freisetzt oder Energie verbraucht. Eine endotherme (die Energie verbraucht) hat eine positive endgültige Bindungsenergie, während eine exotherme Reaktion (die Energie freisetzt) eine negative Bindungsenergie hat.
