Bindungsenergien und Enthalpie
Sich bildende chemische Bindungsatome werden stabiler und ihre
Energien nehmen ab und diese Energie wird nach außen abgegeben. Beim
Aufbrechen dieser Bindung wird die gleiche Energiemenge benötigt.
Energie, die während der Bildung einer Molbindung freigesetzt wird
und zum Aufbrechen einer Molbindung erforderlich ist, wird Bindungsenergie
genannt. Sie sind in kcal / mol angegeben.
Beispielsweise beträgt die Bindungsenergie von H-H 104 kcal / mol.
Dies bedeutet, dass zur Bildung einer molaren H-H-Bindung 104 kcal
Energie freigesetzt werden oder zum Aufbrechen einer molaren
H-H-Bindung 104 kcal Energie benötigt werden.
Beispiel:
1) 2H(g) → H2(g) ; ∆H=-104
kcal
H2(g) →
2H(g) ; ∆H=104 kcal
2) 2Cl(g) → Cl2(g) ; ∆H=-58
kcal
Cl2(g) →
2Cl(g) ; ∆H=58 kcal
Wie Sie aus den obigen Beispielen sehen können, ist die Bindung
zwischen H-Atomen stärker als die Bindungen von Cl-Atomen. Somit ist
das H2-Molekül stabiler als das Cl2-Molekül.
Chemische Reaktionen treten auf, indem Bindungen zwischen Materie
gebrochen und neue Bindungen gebildet werden. Somit besteht ein
Zusammenhang zwischen Bindungsenergien und Reaktionsenthalpie. Das
Aufbrechen der Bindung der Reaktanten erfordert Energie, und diese
Energie ist positiv. Es wird jedoch neue Bindungsenergie
freigesetzt. Diese Energie ist negativ.
Wenn wir diese Energien zusammenfassen, finden wir
Reaktionsenthalpie.
Reaktanten → Produkte; ∆H =?
∆H=∑(Bindungsenergien)Reaktanten-∑(Bindungsenergien)Produkte
Wobei ∑ die Summe der angegebenen Mengen anzeigt.
In einer Reaktion If;
- (Summe der Bindungsenergien der Reaktanten)> (Summe
der Bindungsenergien der Produkte) dann ist ∆H> 0, mit
anderen Worten, die Reaktion endotherm. Ein Teil der Energie,
die zum Aufbrechen von Reaktantenbindungen benötigt wird, wird
aus der Energie gewonnen, die bei der Bildung von
Produktbindungen freigesetzt wird, und ein Teil von außen.
- (Summe der Bindungsenergien der
Reaktanten) <(Summe der Bindungsenergien der Produkte) dann
ist ∆H <0, mit anderen Worten, die Reaktion exotherm. Somit
wird ein Teil der Energie, die durch die Bildung neuer Bindungen
in Produkten freigesetzt wird, zum Aufbrechen der Bindung in den
Reaktanten verwendet und ein Teil der Energie wird nach außen
abgegeben.
Beispiel: Finden Sie die H-Br-Bindungsenergie mithilfe der
folgenden Reaktionen;
2H(g) → H2(g)
; ∆H=-104 kcal
1/2Br2(g) → Br(g) ∆H= 23 kcal
H2(g) + Br2(g) → 2HBr(g) ; ∆H=-18 kcal
Lösung:
Wir finden die Bindungsenergie von H-H, indem wir die erste Reaktion
umkehren;
H2 (g) → 2H (g); ∆H = 104 kcal (da die Reaktion umgekehrt
ist; ∆H wird positiv)
Wir finden die Bindungsenergie von Br-Br durch Multiplikation der
zweiten Reaktion mit 2;
Br2 (g) → 2Br (g): ∆H = 46 kcal
Lassen Sie mich sagen, die Bindungsenergie von H-Br X kcal / mol
ergibt sich nach folgender Formel:
H2(g) + Br2(g) → 2HBr(g) ; ∆H=-18 kcal
∆H = (Summe der Bindungsenergien der Reaktanten) - (Summe der
Bindungsenergien der Produkte)
-18 = (104 + 46) - 2X
X = 84 kcal / mol
Die Bindungsenergie von H-Br beträgt 84 kcal
Thermochemie
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