Кіріспе
Химиялық байланыстың беріктігі Химияда, байланыс энергиясы (BE) химиялық байланыстың беріктігін өлшеудің бір жолы болып табылады. Ол кейде орташа байланыс, байланыс энтальпиясы, орташа байланыс энтальпиясы немесе байланыс күші деп те аталады. IUPAC байланыс энергиясын газ фазасындағы байланыстың диссоциациялық энергиясының орташа мәні ретінде (әдетте 298,15 К температурада) бірдей типтегі барлық байланыстар үшін сол химиялық түрдегі орташа мән деп анықтайды. Байланысты ажырату энергиясы (энталпия) сондай-ақ байланысты бұзу энергиясы, байланыс энергиясы, байланыс беріктігі немесе байлау энергиясы (қысқарту: BDE, BE немесе D) деп аталады. Ол келесідей бөлінудің стандартты энтальпиялық өзгеруі ретінде анықталады: R—X → R + X. BDE, Dº(R—X) арқылы белгіленеді және әдетте термохимиялық теңдеу арқылы есептеледі.
In chemistry, bond energy (BE) is one measure of the strength of a chemical bond. It is sometimes called the mean bond, bond enthalpy, average bond enthalpy, or bond strength. IUPAC defines bond energy as the average value of the gas phase bond dissociation energy (usually at a temperature of 298.15 K) for all bonds of the same type within the same chemical species. The bond dissociation energy (enthalpy) is also referred to as bond disruption energy, bond energy, bond strength, or binding energy (abbreviation: BDE, BE, or D). It is defined as the standard enthalpy change of the following fission: R—X → R + X. The BDE, denoted by Dº(R—X), is usually derived by the thermochemical equation,
Бұл теңдеу бізге берілген байланыстың BDE-і байланысты құрайтын жеке компоненттердің бос және байланыспаған күйдегі энергиясына тең екенін, ал компоненттер байланысқан кездегі энергиясынан айырмашылығын көрсетеді. Бұл энергиялар әр күйдегі компоненттердің түзілу энтальпиясы ΔHfº арқылы беріледі. Көптеген атомдардың, еркін радикалдардың, иондардың, кластерлердің және қосылыстардың түзілу энтальпиясы NIST, NASA, CODATA және IUPAC веб-сайттарында қолжетімді. Көптеген авторлар 298,15 К температурадағы BDE мәндерін пайдаланады.
Мысалы, метандагы көміртек-сутек байланысының энергиясы BE(C–H) – бұл метанның бір молекуласын көміртек атомына және төрт сутек радикалына бөлудің энтальпиялық өзгеруі (∆H), оны төртке бөлу керек. Белгілі бір байланыстағы элементтердің нақты мәні нақты молекулаға байланысты шамалы өзгереді, сондықтан кестедегі байланыс энергиялары әдетте осы типтегі байланысты қамтитын таңдалған типтік химиялық түрлердің орташа мәндері болып табылады.
Байланыс энергиясы мен байланысты ажырату энергиясы
Бондаж энергиясы (BE) – берілген молекуладағы бір типті байланыстың барлық байланыс үзілу энергиясының орташа шамасы. Бір түрлі байланыстардың бірнеше байланыс үзілу энергиясы тіпті бір молекула ішінде де өзгеруі мүмкін. Мысалы, су молекуласы H–O–H түрінде байланысқан екі O–H байланысынан тұрады. H2O-ның бондаж энергиясы – екі O–H байланысын ретімен үзуге қажетті орташа энергия: екі байланыс бастапқы симметриялық молекулада тең болғанымен, оттек-сутек байланысының байланыс үзілу энергиясы оттек атомына басқа сутек атомының қосылғандығына байланысты сәл өзгереді. Осылайша, су молекуласының бондаж энергиясы 461,5 кДж/моль (110,3 ккал/моль) құрайды. Байланыс үзілгенде, байланысқан электрон жұбы өнімдерге тең бөлінеді. Бұл процесс гомолиттік байланыс үзілуі деп аталады (гомолиттік үзілу; гомолиз) және радикалдардың түзілуіне әкеледі.
Although the two bonds are the equivalent in the original symmetric molecule, the bond dissociation energy of an oxygen–hydrogen bond varies slightly depending on whether or not there is another hydrogen atom bonded to the oxygen atom. Thus, the bond energy of a molecule of water is 461.5 kJ/mol (110.3 kcal/mol). When the bond is broken, the bonding electron pair will split equally to the products. This process is called homolytic bond cleavage (homolytic cleavage; homolysis) and results in the formation of radicals.
Қатысу күшін радиус бойынша болжау
Байланыстың күшін құрамына кіретін атомдардың атомдық радиустарын байланыстың ұзындығымен салыстыру арқылы бағалауға болады. Мысалы, бордың атомдық радиусы 85 пм деп есептеледі, ал B2Cl4-тегі B–B байланысының ұзындығы 175 пм. Бұл байланыстың ұзындығын әр бор атомының радиусының қосындысына бөлгендегі қатынас:
Бұл қатынас 1-ден сәл үлкен, яғни байланыстың өзі екі бор атомының валентті электрон бұлттары арасындағы күтілетін ең аз жақындасудан сәл ұзын екенін көрсетеді. Осыдан біз бұл байланыстың салыстырмалы түрде әлсіз жай байланыс екенін қорытындылай аламыз. Тағы бір мысал келтейік, ренийдің атомдық радиусы 135 пм. Бұл анықтау әдісі, ең алдымен, ковалентті байланысқан қосылыстар үшін тиімді.
Иондық байланыстың энергиясына әсер ететін факторлар
Иондық қосылыстарда екі атомның байланысуындағы электронегативтілік олардың байланыс энергиясына маңызды әсер етеді. Бұл әсердің дәрежесі қосылыстың тор энергиясымен сипатталады, мұнда одан да теріс тор энергиясы иондар арасындағы тартым күшінің күштілігін көрсетеді. Әдетте, электронегативтілік айырмашылығының артуымен иондық байланыстардың күші де артады. Мысалы, натрий хлориді (NaCl) қосылысының тор энергиясы 786 кДж/моль, ал натрий мен хлордың электронегативтілік айырмасы 2,23-ке тең. Ал натрий йодиді (NaI) қосылысының тор энергиясы 704 кДж/моль, натрий мен йодтың электронегативтілік айырмасы одан төмен, 1,73-ке тең.