Energija disocijacije veze
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•
Definicija BDE i srodnih parametara
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
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 HO–H, u molekuli vode (H–O–H) ima 493,4 kJ/mol energije razlaganja, a potrebno je 424,4 kJ/mol da se raskine ostatak veze O–H. Energija kovalentne veze O–H 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
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
- Jačina veze
- Energija veze
- Energija vezanja
- Hemijska veza