Энергия диссоциации связи определяется как количество энергия который требуется для гомолитического разрушения химического вещества связь. Гомолитический перелом обычно приводит к образованию радикальных частиц. Сокращенное обозначение этой энергии - BDE, D0, или DH °. Энергия диссоциации связей часто используется как мера прочности химической связи и для сравнения различных связей. Обратите внимание, что изменение энтальпии зависит от температуры. Типичными единицами энергии диссоциации связи являются кДж / моль или ккал / моль. Энергия диссоциации связи может быть измерена экспериментально с использованием спектрометрии, калориметрияи электрохимические методы.
Ключевые выводы: энергия диссоциации
- Энергия диссоциации связей - это энергия, необходимая для разрыва химической связи.
- Это один из способов количественной оценки прочности химической связи.
- Энергия диссоциации связи равна энергии связи только для двухатомных молекул.
- Самая сильная энергия диссоциации связи для связи Si-F. Самая слабая энергия для ковалентной связи и сравнима с силой межмолекулярных сил.
Энергия диссоциации связи против энергии связи
Энергия диссоциации связи равна только энергии связи для двухатомные молекулы. Это потому, что энергия диссоциации связи является энергией одной химической связи, в то время как энергия связи является средним значением для всех энергий диссоциации связей всех связей определенного типа в пределах молекулы.
Например, рассмотрите возможность удаления последовательных атомов водорода из молекулы метана. Энергия диссоциации первой связи составляет 105 ккал / моль, вторая - 110 ккал / моль, третья - 101 ккал / моль, а конечная - 81 ккал / моль. Таким образом, энергия связи представляет собой среднее значение энергии диссоциации связи, или 99 ккал / моль. Фактически, энергия связи не равна энергии диссоциации связи для любой из связей C-H в молекуле метана!
Самые сильные и самые слабые химические связи
Исходя из энергии диссоциации связей, можно определить, какие химические связи являются самыми сильными, а какие - самыми слабыми. Самая сильная химическая связь - связь Si-F. Энергия диссоциации связи для F3Si-F составляет 166 ккал / моль, а энергия диссоциации связи для H3Si-F составляет 152 ккал / моль. Считается, что связь Si-F настолько сильна, потому что существует значительная электроотрицательность Разница между двумя атомами.
Углерод-углеродная связь в ацетилене также имеет высокую энергию диссоциации связи 160 ккал / моль. Самая сильная связь в нейтральном соединении составляет 257 ккал / моль в монооксиде углерода.
Конкретной энергии диссоциации слабых связей не существует, поскольку слабые ковалентные связи на самом деле имеют энергию, сравнимую с межмолекулярные силы. Вообще говоря, самые слабые химические связи - это связи между благородными газами и фрагментами переходных металлов. Наименьшая измеренная энергия диссоциации связи находится между атомами в димере гелия, He2. Димер удерживается вместе сила Ван-дер-Ваальса и имеет энергию диссоциации связи 0,021 ккал / моль.
Энергия диссоциации связи по сравнению с энтальпией диссоциации связи
Иногда термины «энергия диссоциации связей» и «энтальпия диссоциации связей» используются взаимозаменяемо. Тем не менее, эти два не обязательно одинаковы. Энергия диссоциации связи - это изменение энтальпии при 0 К. Энтальпия диссоциации связи, которую иногда называют энтальпией связи, представляет собой изменение энтальпии при 298 К.
Энергия диссоциации связей предпочтительна для теоретических работ, моделей и вычислений. Энтальпия связи используется для термохимии. Обратите внимание, что большую часть времени значения при двух температурах существенно не отличаются. Таким образом, даже если энтальпия зависит от температуры, игнорирование эффекта обычно не оказывает большого влияния на вычисления.
Гомолитическая и гетеролитическая диссоциация
Определение энергии диссоциации связей для гомолитически разорванных связей. Это относится к симметричному разрыву в химической связи. Однако связи могут разрываться асимметрично или гетеролитически. В газовой фазе энергия, выделяемая при гетеролитическом разрыве, больше, чем при гомолизе. Если присутствует растворитель, значение энергии резко падает.
источники
- Blanksby, S.J.; Эллисон Г.Б. (Апрель 2003 г.) «Энергии диссоциации связей органических молекул». Счета химических исследований. 36 (4): 255–63. DOI:10,1021 / ar020230d
- ИЮПАК, Сборник химической терминологии, 2-е изд. («Золотая книга») (1997).
- Гиллеспи, Рональд Дж. (Июль 1998 г.) «Ковалентные и ионные молекулы: почему они лучше?2 и AlF3 Твердые вещества с высокой температурой плавления, тогда как BF3 и SiF4 Газы? Журнал химического образования. 75 (7): 923. DOI:10,1021 / ed075p923
- Калески, Роберт; Крака, Эльфи; Кремер, Дитер (2013). «Идентификация сильнейших связей в химии». Журнал физической химии. 117 (36): 8981–8995. DOI:10,1021 / jp406200w
- Ло Ю.Р. (2007). Полное руководство по энергиям химической связи. Бока Ратон: CRC Press. ISBN 978-0-8493-7366-4.