Energija disocijacije veze

S Wikipedije, slobodne enciklopedije
Jump to navigation Jump to search

Energija razlaganja hemijske veze (BDE), energija disicijacije veze ili D0 je mjera snage hemijske veze. Može biti definirana kao standardna entalpijska promjena, kada se veze raskidaju putem homolize,[1] sa reaktantima i proizvodima na K=0 (apsolutnoj nuli). Naprimjer, energija razlaganja C–H veze u etanu (C2H6) je određena procesom:

CH3CH2–H → CH3CH2 + H•

D0 = ΔH = 101,1 kcal/mol = 423.0 kJ/mol = 4.40 eV (po vezi)

Definicija BDE i srodnih parametara[uredi | uredi izvor]

Energija raskidanja hemijske veze se ponekad označava i kao entalpija disocijacije veze (ili vezna entalpija). Ovi nazivi nisu strogi ekvivalenti, kao što se kasnije obično navodi za gornju entalpijsku reakciju na 298 K (standardni uslov), nego na 0 K. To se razlikuje od D0 za oko 1,5 kcal/mol (6 kJ/mol), u slučaju veze sa vodikom u velikim organskim molekulama.[2]Ipak, naziv energija razlaganja veze i simbol Do često se upotrebljavaju i za reakciju entalpije na 298 K.[3]

Odnos BDE - energija veze[uredi | uredi izvor]

Izuzev diatomskih molekula, energija razlaganje veze se razlikuje od energije veze, prosjeka koji se izračunava iz zbira energija razlaganja svih veza u molekuli.[4]

Naprimjer, veza HOH, u molekuli vode (HOH) ima 493,4 kJ/mol energije razlaganja, a potrebno je 424,4 kJ/mol da se raskine ostatak veze OH. Energija kovalentne veze OH u vodi je 458,9 kJ/mol, koja je prosjek tih iznosa. Disocijacijska energija vodikove veze u vodi je oko 23 kJ/mol.[5]

Na isti način, za uklanjanje uzastopnih atoma vodika iz metanskih veza, energije razlaganja veze su: 104 kcal/mol (435 kJ/mol), za D(CH3–H) 106 kcal/mol (444 kJ/mol) za D(CH2–H): 106 kcal/mol (444 kJ/mol), za D(CH–H) i konačno 81 kcal/mol (339 kJ/mol) za D(C–H). Energija veze je tako, 99 kcal/mol ili 414 kJ/mol (prosječna energija disocijacije veza). Treba uočiti da je C-H BDE 99 kcal/mol.

Nakon disocijacije, ako se formiraju nove veze većih energija raskidanja veze, ovi proizvodi su na nižim entalpijama, javlja se neto gubitak energije, a time je i ukupni proces egzoterman. Konkretno, pretvaranje slabe dvostruke veze u O2 u jaču vezu u CO2 i H2O daje egzotermno sagorijevanje.[6]

Homolitsko ili heterolitsko razlaganje[uredi | uredi izvor]

Veze se mogu raskinuti simetično ili asimetrično. Prva se zove homoliza i osnova je za obične BDE. Asimetrično razlaganje veza se zove heteroliza. Za molekule vode, alternative su:

H2 → 2 H•ΔH = 104 kcal/mol (vidi tabelu ispod)
H2 → H+ + H ΔH = 66 kcal/mol (u vodi)

Bromougljici su često labilni i upotrebljivi za gašenje požara.

Veza Veza Energija raskidanja veze
(298 K)
Opaska
(kcal/mol) (kJ/mol) (eV)
C–C C–C veza 83–85 347–356 3,60–3,69 Jaka, ali slabija od C–H veze
Cl–Cl Hlor 58 242 2,51 Označeno žućkastom bojom ovog gasa
Br–Br Brom 46 192 1,99 Označeno smeđom bojom Br2
izvora Br. radikala
I–I Jod 36 151 1,57 Označeno purpurastom bojom I2
izvora I. radikala
H–H Vodik 104 436 4,52 Jaka, nepolarizirajuća veza
razloživa samo metalima i jakim oksidansima
O–H Hidroksil 110 460 4.77 Nešto jača od C–H veze
O=O Kisik 119 498 5,15 Jača nego jednostruke veze,
slabija nego mnoge dvostruke veze
N≡N Dušik 226 945 9,79 Jedna od najjačih veza
velika energija aktivacije u proizvodnji amonijaka

Navedeni podaci pokazuju kako prednosti veza variraju u odnosu na periodni sistem. Postoji veliki interes, posebno u organskoj hemiji, za relativne snage veza u okviru date grupe spojeva.

Veza Veza Energija raskidanja veze
(298 K)
Opaska
(kcal/mol) (kJ/mol)
H3C–H Metilna C–H veza 105 439 Jedana od najjačih alifatskih C–H veza
C2H5-H Etilna C–H veza 101 423 Nešto slabija od H3C–H
(CH3)3C–H Tercijarna C–H veza 96.5 404 Tercijarni radikali su stabilizirani
CH2CH–H Vinilna C–H veza 111 464 Vinil radikali su rijetki
HC2-H Acetilenska C–H veza 133 556 Acetilenski radikali su veoma rijetki
C6H5-H Fenilna C–H veza 113 473 Poredive sa vinil radikalima, rijetke
CH2CHCH2-H Alilna C–H veza 89 372 Takve veze ispoljavaju pojačanu reaktivnost
C6H5CH2-H Benzilna C–H veza 90 377 Akin- alil C–H veze
Takve veze ispoljavaju pojačanu reaktivnost
H3C–CH3 Alkanska C–C veza 83–85 347–356 Mnogo slabija od C–H veze
H2C=CH2 Alkenska C=C veza 146–151 611–632 Oko 2x jača C–C jednostruke veze
HC≡CH Alkinska C≡C trostruka veza 200 837 Oko 2,5x jača od C–C jednostruke veze

Također pogledajte[uredi | uredi izvor]

Reference[uredi | uredi izvor]

  1. ^ Gold Book (1994): Bond dissociation energy |file=B00699.
  2. ^ Blanksby, S. J.; Ellison, G. B.; (2003). "Bond Dissociation Energies of Organic Molecules". Acc. Chem. Res. 36 (4): 255–263. PMID 12693923. doi:10.1021/ar020230d. 
  3. ^ Darwent, B. deB. (1970). "Bond Dissociation Energies in Simple Molecules" Nat. Stand. Ref. Data Ser., Nat. Bur. Stand. (U.S.) 31, 52 pages.
  4. ^ Morrison & Boyd Organic Chemistry 4th Ed. ISBN 0-205-05838-8
  5. ^ Principles of biochemistry by Albert L. Lehninger, David Lee Nelson, Michael M. Cox; edition 4, page 48 [1]
  6. ^ Schmidt-Rohr, K. (2015). "Why Combustions Are Always Exothermic, Yielding About 418 kJ per Mole of O2" J. Chem. Educ., 92: 2094-2099. http://dx.doi.org/10.1021/acs.jchemed.5b00333